estandarizacion segun norma Isa 5.1

ESTANDARIZACIÓN SEGÚN NORMA ISA S5.1 Y PLAN DE MANTENIMIENTO PARA
EL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO DE LA UTB
OSCAR DAVID RUBIO ANAYA
LEONARDO JAVIER VÁSQUEZ YOLI
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE PROGRAMA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CARTAGENA DE INDIAS, D.T. y C.
2011
ESTANDARIZACIÓN SEGÚN NORMA ISA S5.1 Y PLAN DE MANTENIMIENTO PARA
EL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO DE LA UTB
OSCAR DAVID RUBIO ANAYA
LEONARDO JAVIER VÁSQUEZ YOLI
Monografía presentada como requisito para optar al título de Ingeniero Electrónico,
en el marco del minor en Automatización Industrial
Director:
M.Sc Oscar Segundo Acuña Camacho
Magister en Ciencias Computacionales
Especialista en Automatización Industrial
Ingeniero Electricista
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE PROGRAMA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CARTAGENA DE INDIAS, D.T. y C.
2011
NOTA DE ACEPTACIÓN:
Firma del presidente del jurado
Firma del jurado
Firma del jurado
Ciudad y fecha (día/mes/año):
DEDICATORIA
A mi padre, mi gran maestro de Electrónica y de la vida.
A mi madre, por hacer de mí un gran hombre.
A mi familia, porque la unión y el amor hacen la fuerza.
A mis verdaderos amigos, por estar conmigo incondicionalmente.
OSCAR RUBIO ANAYA
A Dios, por brindarme la dicha de la salud física y espiritual.
A mis padres, como agradecimiento a su esfuerzo, amor y apoyo incondicional en las
distintas etapas de mi vida personal y profesional.
A mis amigos, por el apoyo y la confianza depositada en mí.
LEONARDO VÁSQUEZ YOLI
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus más sinceros agradecimientos a las personas que han
contribuido a que este proyecto se haga realidad:
A M.Sc Oscar Segundo Acuña Camacho, docente de la Universidad Tecnológica de
Bolívar, por su excelente y original dirección del proyecto.
A M.Sc Jorge Eliecer Duque Pardo, docente de la Universidad Tecnológica de Bolívar, por
su valiosa y experimentada asesoría en la temática concerniente al proyecto.
A Diego, auxiliar del laboratorio de Control Automático de la Universidad Tecnológica de
Bolívar, por su constante colaboración y buenos consejos dentro del laboratorio.
Y a todas aquellas personas que de alguna u otra forma contribuyeron al éxito de nuestro
proyecto.
CONTENIDO
Pagina
LISTA DE FIGURAS……………………………………………………………………………….3
LISTA DE TABLAS………………………………………………………………………………...4
LISTA DE ANEXOS………………………………………………………………………………..6
GLOSARIO………………………………………………………………………………………….7
RESUMEN…………………………………………………………………………………………..8
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………...9
OBJETIVOS……………………………………………………………………………………….11
1. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO DE LA
UTB…………………………………………………………………………………………….12
1.1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………......12
1.2. INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
DE LA UTB……………………………………………………………………………….12
1.2.1. Equipos e instrumentación de las plantas pilotos……………………………14
1.3. PROBLEMAS Y OPORTUNIDADES………………………………………………….17
1.4. CONCLUSIONES……………………………………………………………………….18
2. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………………...19
2.1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..19
2.2. NORMA ISA S5.1……………………………………………………………………….19
2.2.1. Reglas generales………………………………………………………………...20
2.2.2. Identificación……………………………………………………………………..21
2.2.3. Simbología grafica……………………………………………………………….25
2.3. MANTENIMIENTO………………………………………………………………………33
2.3.1. Tipos de mantenimiento………………………………………………………...33
2.3.2. Niveles de mantenimiento………………………………………………………35
2.3.3. Plan de mantenimiento………………………………………………………….36
2.4. CONCLUSIONES……………………………………………………………………….40
3. ESTANDARIZACIÓN SEGÚN NORMA ISA S5.1………………………………………...41
3.1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………...…...41
3.2. ETIQUETADO DE LA INSTRUMENTACIÓN Y EQUIPOS…………………………41
3.3. DIAGRAMAS P&ID DE LAS PLANTAS PILOTOS…………………………………..51
3.4. CONCLUSIONES…...…………………………………………………………………..52
4. PLAN DE MANTENIMIENTO……………………………………………………………….53
4.1. INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..53
4.2. DESCRIPCIÓN DEL PLAN DE MANTENIMIENTO…………………………………53
4.2.1. Organización y planificación del mantenimiento……………………………..53
4.2.2. Control y seguimiento del mantenimiento…………………………………….56
4.2.3. Metodología de ejecución del mantenimiento………………………………..56
4.3. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO………………………………………...57
4.3.1. Transmisor de temperatura y termocuplas……………………………………57
4.3.2. Transmisor de caudal electromagnético………………………………………59
4.3.3. Transmisor de presión y presión diferencial (nivel)………………………….62
4.3.4. Válvulas, reguladores y convertidor I/P……………………………………….65
4.3.5. Indicadores y medidores………………………………………………………..71
4.3.6. Motores eléctricos y electrobombas…………………………………………...74
4.3.7. Equipos de proceso……………………………………………………………..79
4.3.8. PLC´s, HMI´s, variadores de velocidad y controladores discretos…………80
4.3.9. PC’s y Televisor………………………………………………………………….83
4.3.10. Pulsadores, interruptores, selectores, contactores, relés, luces pilotos y
fuentes de voltaje…………………………………………………………………83
4.3.11. Conectores y cableado………………………………………………………….85
4.4. CONCLUSIONES…………………………………………………………………...…..85
5. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………….86
6. RECOMENDACIONES………………………………………………………………………87
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………88
ANEXOS…………………………………………………………………………………………...92
LISTA DE FIGURAS
Pagina
Figura 1.1. Plano general del laboratorio de Control Automático de la UTB.....................12
Figura 2.1. Símbolos de medición: tecnologías de medición.............................................28
Figura 2.2. Estructura general de un plan de mantenimiento............................................37
Figura 2.3. Curva de costo versus cantidad de mantenimiento.........................................38
Figura 2.4. Secuencia lógica de una actividad de mantenimiento.....................................40
Figura 3.1. Forma de etiquetado de la instrumentación y equipos....................................41
Figura 3.2. Ordenamiento del laboratorio de Control Automático de la UTB.....................42
3
LISTA DE TABLAS
Pagina
Tabla 2.1. Etiquetado típico de un lazo y su instrumentación……………………………….20
Tabla 2.2. Letras de identificación......................................................................................22
Tabla 2.3. Símbolos de dispositivos y funciones de instrumentación: genéricos..............25
Tabla 2.4. Símbolos de dispositivos y funciones de instrumentación: miscelánea............26
Tabla 2.5. Símbolos de medición: elementos primarios y transmisores.............................26
Tabla 2.6. Símbolos de medición: elementos primarios.....................................................28
Tabla 2.7. Símbolos de medición: instrumentos secundarios............................................29
Tabla 2.8. Símbolos de medición: instrumentos auxiliares y accesorios...........................29
Tabla 2.9. Símbolos de línea: conexiones de instrumento a proceso................................29
Tabla 2.10. Símbolos de línea: conexiones de instrumento a instrumento........................30
Tabla 2.11. Símbolos de elementos de control final..........................................................31
Tabla 2.12. Símbolos de bloques funcionales de procesamiento de señal.......................32
Tabla 2.13. Ventajas y desventajas de los tipos de mantenimiento..................................34
Tabla 2.14. Niveles de mantenimiento...............................................................................35
Tabla 3.1. Abreviaciones para equipos e instrumentos de proceso del laboratorio de
Control Automático de la UTB...........................................................................42
Tabla 3.2. Etiquetado de la instrumentación y equipos del laboratorio de
Control Automático de la UTB...........................................................................43
Tabla 4.1. Troubleshooting para transmisor de temperatura.............................................58
4
Tabla 4.2. Troubleshooting para transmisor de caudal electromagnético.........................59
Tabla 4.3. Troubleshooting para transmisor de presión y presión diferencial....................63
Tabla 4.4. Troubleshooting para válvula de control neumática, válvulas manuales y
reguladores........................................................................................................67
Tabla 4.5. Troubleshooting para válvulas solenoides........................................................69
Tabla 4.6. Numero de lecturas de calibración en función de la clase de manómetro........72
Tabla 4.7. Troubleshooting para electrobombas................................................................75
Tabla 4.8. Troubleshooting para motores eléctricos..........................................................78
Tabla 4.9. Troubleshooting para PLC´s..............................................................................81
5
LISTA DE ANEXOS
Pagina
Anexo A. Algunas definiciones de la norma ISA S5.1........................................................91
Anexo B. Fichas para control y seguimiento del plan de mantenimiento...........................94
Anexo C. P&ID´s de las plantas pilotos del laboratorio de Control Automático
de la UTB............................................................................................................98
6
GLOSARIO
Estandarización: adaptación o adecuación a un modelo, normalización.
HMI: Interfaz Humano-Maquina.
ISA: Sociedad Internacional de Automatización.
P&ID: Diagrama de Instrumentación y Proceso (tubería).
PLC: Controlador Lógico Programable.
SCADA: Control Supervisor y Adquisición de Datos.
TV: Televisor.
UTB: Universidad Tecnológica de Bolívar.
7
RESUMEN
Este trabajo de monografía se encuentra estructurado en 6 capítulos, en los cuales se
desarrolla todo el proceso de diseño e implementación de la estandarización según la
norma ISA S5.1 y de un plan de mantenimiento preventivo y correctivo para las plantas
pilotos y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB.
Más específicamente se tiene que: inicialmente en el capítulo 1, se realiza una
descripción detallada del laboratorio, y del problema y una oportunidad detectados en el
mismo. Luego en el capítulo 2, se efectúa un breve recuento sobre la norma ISA S5.1 y el
fundamento teórico referente a mantenimiento. Ya en el capítulo 3, se muestra todo el
proceso de estandarización, es decir la forma de etiquetado de la instrumentación y
equipos, y los P&IDs de las plantas pilotos. También en el capítulo 4, se describe las
generalidades del plan de mantenimiento, y las tareas de mantenimiento preventivo y
correctivo a realizar a la instrumentación y equipos del laboratorio. Finalmente en los
capítulos 5 y 6, se exponen las conclusiones y recomendaciones respectivamente de todo
el desarrollo, resultados y mejoras del proyecto llevado a cabo en este trabajo de
monografía.
Palabras claves: estandarización, mantenimiento, ISA, norma ISA S5.1.
8
INTRODUCCIÓN
Actualmente el laboratorio de control automático de la UTB posee toda una infraestructura
de plantas pilotos y equipos para facilitar y complementar experimentalmente los
contenidos teóricos concernientes al ámbito del control automático y la automatización
industrial dentro de la UTB. Dado que dichas plantas y equipos tienen un uso no continuo
y no se les hace un mantenimiento justo a tiempo ni planificado, cada vez que el usuario
requiere apoyarse en el laboratorio, se encuentra con que las plantas y/o equipos no
están totalmente funcionales. Por lo tanto, se planteó el objetivo de describir un plan de
mantenimiento para las plantas pilotos y equipos del laboratorio, utilizando las mejores
prácticas en mantenimiento de instrumentación y equipos recomendadas por la ISA, con
tal de asegurar la funcionalidad temporal de estos.
Por otro lado, en dicho laboratorio desde hace varios años se ha ido complementando
planificadamente el diseño y la implementación de toda la infraestructura tecnológica
necesaria para que se cumplan los objetivos de este laboratorio, buscando simular en lo
posible las condiciones industriales reales donde se aplican el control automático y la
automatización. Para lo anterior, se empezó desde el diseño e implementación de las
plantas pilotos industriales con toda su instrumentación, pasando por la automatización de
las mismas, y llegando actualmente a la interconexión en red para supervisión central.
Pero no se llevo a cabo una normalización o estandarización de toda la instrumentación,
equipos y planos implementados en el proceso, tal como se hace en la industria actual.
Por lo anterior, se vio la oportunidad y se planteó el objetivo de diseñar e implementar la
estandarización según la norma ISA S5.1 vigente para la infraestructura tecnológica del
laboratorio, realizando los P&ID´s y el etiquetado para cada una de las plantas pilotos y
equipos del mismo.
Dentro del alcance y límites del proyecto se tiene que: la descripción del plan de
mantenimiento es únicamente documentada (el mantenimiento no se va a llevar a cabo
como tal), y contiene procedimientos generalizados de mantenimiento correctivo y
preventivo exclusivamente para las plantas pilotos y equipos de más uso; por otro lado, el
diseño y ejecución de la estandarización según norma ISA S5.1 (vigente) conlleva
únicamente los diagramas P&ID de las plantas pilotos, y el etiquetado de toda la
instrumentación y equipos de mas uso del laboratorio.
En líneas generales, la metodología empleada para la realización de este proyecto y
monografía de grado consistió de tres fases: la primera fase corresponde a todo el
proceso de desarrollo del anteproyecto y aprobación del proyecto. La segunda fase es
todo lo concerniente al desarrollo del proyecto como tal, desde el estudio del marco
9
teórico necesario, pasando por las inspecciones y pruebas al laboratorio de control
automático, hasta llegar al desarrollo de toda la documentación pertinente del proyecto. Y
finalmente la tercera fase relacionada con todo el proceso de sustentación y evaluación
del proyecto.
La importancia de los resultados de este proyecto radica en el beneficio que proporcionan
a la comunidad estudiantil que hace uso del laboratorio de Control Automático de la UTB,
específicamente los estudiantes dentro de los programas de Ingeniería Eléctrica y
Electrónica, del minor de Automatización Industrial, de la especialización en Control y
Automatización Industrial, y de la maestría en Ingeniería. Lo anterior, debido a que les
permite tener alta disponibilidad, funcionalidad temporal, e ingeniería estandarizada y
metodológica en el uso de las plantas pilotos y equipos del laboratorio para desarrollar
experimentalmente los conocimientos adquiridos dentro del ámbito del control automático
y la automatización industrial.
10
OBJETIVOS
Generales:
 Describir un plan de mantenimiento de las plantas pilotos y equipos del laboratorio de
Control Automático de la UTB, con base en las mejores prácticas en mantenimiento de
instrumentación y equipos recomendadas por la ISA, con tal de asegurar la
funcionalidad temporal de estos.
 Diseñar e implementar la estandarización según la norma ISA S5.1 vigente para la
infraestructura tecnológica del laboratorio de Control Automático de la UTB, mediante
la realización de los diagramas P&ID y etiquetado para cada una de las plantas pilotos
del mismo, con el fin de establecer un medio uniforme de designación de la
instrumentación y equipos.
Específicos:
 Obtener una descripción detallada del laboratorio de Control Automático de la UTB, y
detectar problemas y oportunidades en el mismo respecto al contexto de este trabajo,
mediante una inspección a su infraestructura.
 Investigar y aprender sobre la norma ISA S5.1 y el fundamento teórico necesario para
diseño de planes de mantenimiento.
 Diseñar e implementar los diagramas P&ID y el etiquetado, con base en la norma ISA
S5.1, para cada una de las plantas pilotos del laboratorio de Control Automático de la
UTB.
 Describir un plan de mantenimiento correctivo y preventivo para las plantas pilotos,
instrumentos y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB, con base en
las mejores prácticas en mantenimiento recomendadas por la ISA.
11
1. DESCRIPCIÓN DEL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO DE LA UTB
1.1. INTRODUCCIÓN.
El laboratorio de Control Automático de la UTB posee toda una infraestructura de plantas
pilotos, autómatas programables, computadores, entre otros equipos electrónicos, con el
objetivos de facilitar y complementar experimentalmente los contenidos teóricos de los
cursos concernientes al ámbito del control automático y la automatización industrial dentro
de los programas de Ingeniería Eléctrica y Electrónica; básicamente son los estudiantes
de los cursos de Sistemas de Control, Control Digital, el minor en Automatización
Industrial, la especialización en Control y Automatización industrial y la maestría en
Ingeniería quienes se benefician de este recinto. Por lo tanto, en este capítulo se hará una
descripción detallada de los equipos e instrumentos que conforman dicho laboratorio, y
además se analiza el problema y la oportunidad que dieron cabida al proyecto de diseño e
implementación de un plan de mantenimiento y una estandarización al laboratorio.
1.2. INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO DE LA
UTB.
La infraestructura mencionada anteriormente se encuentra distribuida así:
Figura 1.1. Plano general del laboratorio de Control Automático de la UTB (Fuente:
autores).
12
De la figura anterior, se nota que el laboratorio está constituido por:
 La oficina para el auxiliar del laboratorio. En la que además se encuentra
almacenado equipamiento electrónico complementario (tarjetas de adquisición de
datos, controladores discretos electrónicos y neumáticos, y repuestos para la
instrumentación y equipos), libros, manuales, y los proyectos realizados por los
estudiantes en los cursos del ámbito de control automático y automatización
industrial.
 Diez (10) computadores personales, bajo Windows XP y con hardware capaz de
soportar los siguientes programas: MATLAB y Simulink, LabVIEW, STEP-7,
WinCC e InTouch. Adicionalmente se cuenta con varios programas para
configuración de buses de campo.
 Seis (6) PLC´s, marca Siemens S7-200. Dos (2) PLC´s, marca Siemens S7-300. Y
Un (1) PLC, marca ABB AC-800M. Los cuales tienen cada uno sus módulos de
entrada, salida y comunicaciones interconectados a su panel respectivo, con tal de
conseguir más facilidad al momento de operarlos, ya sea aisladamente o
integrados a alguna planta piloto. Dicho panel de operación contiene: borneras,
interruptores, pulsadores, luces LED pilotos y potenciómetros.
 Un (1) HMI, marca Siemens SIMATIC PANEL Touch. Y un televisor FullHD LED,
marca LG. Con los cuales es posible implementar un sistema SCADA de una o
varias plantas pilotos, además de otras funciones complementarias.
 Seis (6) motores de inducción trifásicos, marca Siemens 1LA7 071-4YA60. Y seis
(6) variadores de velocidad, marca MicroMaster 420. Con los cuales se hace
control automático de movimiento en forma aislada (no se ven en la figura 1.1).
 Cableado y conectores para bus de campo.
 Un (1) modem y su cableado, marca D-Link. Con lo cual se tiene conexión a
internet para todos los computadores del laboratorio (no se ven en la figura 1.1).
 Planta piloto para el control de temperatura y caudal en un intercambiador de
calor.
 Banco para el control de un sistema de semáforos.
 Planta piloto para el control de nivel de tres tanques de mezclado.
 Planta piloto para el control de nivel de dos tanques en paralelo.
 Planta piloto para el control de velocidad de un acople motor-generador.
 Planta piloto para el control de temperatura de un horno de resistencia.
 Planta piloto para el control de presión de dos tanques en serie.
 Planta piloto para el control de nivel de dos tanques en serie.
13
1.2.1. Equipos e instrumentación de las plantas pilotos. Respecto a todo el
equipamiento e instrumentación (encontrado para la fecha de realización de este
proyecto) de cada uno de las plantas pilotos, se tiene lo siguiente:
Intercambiador de calor – Control de temperatura y caudal: tomado de [Álvarez y
Sánchez, 1999] y [Ibarra y Lucero, 2009]:
 Soporte estructural.
 Tubería PVC de ½” y ¾”.
 Un (1) tanque.
 Un (1) enfriador.
 Un (1) calentador de agua eléctrico, marca HACEB CR-15.
 Un (1) intercambiador de calor del tipo tubos concéntricos. Tubería interna de ½” y
tubería externa de ¾” respectivamente. Ambas tuberías de 60 cm de largo.
 Una (1) bomba periférica, marca Pedrollo PKm 60.
 Una (1) bomba centrifuga, marca Pedrollo CPm 100.
 Una (1) válvula solenoide, marca Danfoss AV260 (actualmente EV260B - 20B).
 Cinco (5) válvulas manuales.
 Dos (2) transmisores de temperatura, marca Honeywell STT 3000 serie STT 350.
 Tres (3) termocuplas tipo J, cada una con su termopozo y tubería capilar de
extensión.
 Un (1) transmisor de caudal, marca Burkert 8035. Con sensor electromagnético.
 Un (1) controlador de temperatura, marca Autonics TOSB4RJ2C.
 Ocho (8) pulsadores.
 Cuatro (4) luces LED pilotos.
 Seis (6) relés y un (1) contactor.
 Un (1) potenciómetro.
 Diez (10) bornes.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Dos (2) fuentes de voltaje DC.
 Cableado.
Semáforos:
 Treinta y tres (33) luces LED pilotos.
 Una (1) fuente de voltaje DC.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Ciento noventa (190) bornes.
 Cinco (5) pulsadores.
 Tres (3) interruptores.
 Cuatro (4) contactores.
 Siete (7) fusibles.
 Cableado.
14
Tanques de mezclado – Control de nivel: tomado de [Tejada y Acevedo, 2010]:
 Soporte estructural.
 Tubería PVC de ½”.
 Cuatro (4) tanques.
 Una (1) bomba, marca Geor GRA200.
 Siete (7) interruptores de nivel.
 Tres (3) sensores de nivel tipo resistivo con flotador de bola.
 Cinco (5) válvulas solenoides.
 Una (1) válvula manual.
 Tres (3) pulsadores.
 Seis (6) interruptores.
 Cuatro (4) luces LED pilotos.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Cableado.
Tanques en paralelo – Control de nivel: tomado de [Jiménez y Mercado, 2002] y [Chavez
y Montenegro, 2009]:
 Soporte estructural.
 Tubería PVC de 1/2”.
 Tres (3) tanques.
 Un (1) transmisor de presión diferencial, marca Rosemount 3051. Con sensor de
diafragma capacitivo. Con tubería capilar de extensión.
 Un (1) transmisor de presión diferencial, marca Rosemount 1151. Con sensor de
diafragma capacitivo. Con tubería capilar de extensión.
 Dos (2) bombas centrifugas sumergibles, marca RULE RU27D.
 Cinco (5) válvulas manuales.
 Una (1) fuente de voltaje DC.
 Tres (3) pulsadores.
 Cuatro (4) luces LED pilotos.
 Dos (2) potenciómetros.
 Dos (2) relés.
 Dos (2) relés de estado sólido, marca OPTEC TD50D06.
 Un (1) circuito integrado PWM, marca NE556.
 Diez (10) bornes.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Cableado.
15
Acople motor-generador – Control de velocidad:
 Dos (2) motores DC.
 Un (1) sensor tipo inductivo. Con codificador (encoder) rotatorio.
 Toda la electrónica discreta que está dentro del panel de operación.
 Cuatro (4) pulsadores.
 Tres (3) interruptores.
 Cuatro (4) luces LED pilotos.
 Dos (2) potenciómetros.
 Dos (2) amperímetros análogos, marca Techman TP670.
 Un (1) voltímetro análogo, marca EBC SF50.
 Una (1) fuente de voltaje DC.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Doce (12) bornes.
 Cableado.
Horno de resistencia – Control de temperatura:
 Un (1) horno de resistencia eléctrica.
 Un (1) ventilador (extractor).
 Un (1) transmisor de temperatura.
 Una (1) termocupla tipo J, con su termopozo.
 Toda la electrónica discreta que está dentro del panel de operación.
 Cuatro (4) luces LED pilotos.
 Cinco (5) pulsadores.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Diez (10) bornes.
 Cableado.
Tanques en serie – Control de presión: tomado de [Barrera y Miranda, 1999] y [Cadena et
al., 2009]:
 Soporte estructural.
 Tubería de cobre capilar de ¼”.
 Cuatro (4) tanques.
 Cuatro (4) manómetros, marcas Weksler Glass, Royal Gauge, Weksler
Instruments y Kent Clear Way. Con sensor tubo Bourdon.
 Seis (6) válvulas manuales.
 Una (1) válvula proporcional neumática, marca Foxboro P25.
 Dos (2) reguladores de presión, marca Fisher 67AF.
 Un (1) filtro de aire, marca Ingersoll Rand ARO 125221.
 Un (1) convertidor I/P, marca VDO 22/06-1S.
 Un (1) conjunto compresor-motor.
 Un (1) controlador universal, marca Honeywell UDC 3000 VERSA-PRO.
16







Un (1) transmisor de presión.
Cuatro (4) pulsadores.
Seis (6) luces LED pilotos.
Tres (3) contactores.
Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
Una (1) fuente de voltaje DC.
Cableado.
Tanques en serie – Control de nivel: tomado de [López y Rico, 1999] y [Cogollo y Hueto,
2009]:
 Soporte estructural.
 Tubería PVC de 1” y 1/2”.
 Tres (3) tanques.
 Cinco (5) válvulas manuales.
 Una (1) válvula solenoide, marca Danfoss AV260 (actualmente EV260B - 20B).
 Una (1) bomba periférica, marca Discover QB60.
 Un (1) transmisor de presión diferencial, marca Rosemount 1151. Con sensor de
diafragma capacitivo. Y tubería capilar de extensión.
 Cuatro (4) finales de carrera.
 Cinco (5) luces LED pilotos.
 Tres (3) pulsadores.
 Cuatro (4) contactores.
 Una (1) fuente de voltaje DC.
 Dos (2) conectores, marca Centronics (uno macho y otro hembra).
 Ocho (8) bornes.
 Cableado.
1.3. PROBLEMAS Y OPORTUNIDADES.
Con el pasar del tiempo y con poco o ningún control de mantenimiento, es inevitable que
la instrumentación y equipos de un lugar, sometido a determinadas condiciones, sufra
algún tipo de malfuncionamiento. Lo anterior, es precisamente el problema que le sucede
a la dotación del laboratorio de Control Automático de la UTB, dado que las plantas pilotos
y equipos tienen un uso no continuo por parte de los usuarios (comportamiento visto con
el pasar de los años desde la creación del laboratorio) y el único mantenimiento realizado
es aquel que se hace con la experiencia del personal de mantenimiento y después que
ocurre una falla. Por lo tanto, muy frecuentemente sucede que cada vez que el usuario
requiere apoyarse en el laboratorio, se encuentra con que dichas plantas y/o equipos no
están totalmente funcionales.
17
Fue así entonces que nació la necesidad y el interés de buscar la forma de mantener
todas las plantas pilotos y equipos del laboratorio totalmente funcionales y disponibles
todo el tiempo, sin importar la frecuencia de su uso. De dicha necesidad, nació la idea de
describir un plan y programación de mantenimiento para la dotación del laboratorio de
control automático de la UTB.
Por otro lado, desde su creación, en dicho laboratorio se ha ido complementando en
forma planificada el diseño, implementación, y puesta en marcha
de toda la
infraestructura tecnológica necesaria para que se cumplan los objetivos de este
laboratorio, y además buscando simular en lo posible los procesos industriales reales
donde se aplican el control automático y la automatización. Para conseguir lo anterior, y
teniendo como base la pirámide de automatización, se empezó desde: el diseño e
implementación de las plantas pilotos industriales con toda su instrumentación; pasando
por la automatización de cada una de ellas, por medio de controladores, PLC´s y/o
computadores, e interconexión con buses de campo; llegando actualmente a la
interconexión en red para supervisión y control desde sistemas SCADA. Dado que todo
este excelente proceso se realizó por medio de proyectos de grado de estudiantes de la
UTB, es decir en formas independientes y aisladas, no hubo una normalización de toda la
instrumentación, equipos y planos implementados en el proceso.
Por lo anterior, se vio la oportunidad de buscar la forma de establecer un medio uniforme
de designación de la instrumentación y los equipos del laboratorio. De dicha oportunidad,
nació la idea de la estandarización de los procesos junto a la instrumentación y equipos
implementados, utilizando la norma ISA S5.1 vigente, debido a que esta es precisamente
la que se usa para tal fin en la industria de procesos, la cual es la que se pretende simular
en el laboratorio.
1.4. CONCLUSIONES.
La descripción detallada de los equipos e instrumentos que conforman el laboratorio de
Control Automático de la UTB, contribuyó en gran medida a que exista precisión,
integralidad y claridad en el diseño e implementación del plan de mantenimiento y la
estandarización según norma ISA S5.1.
El conocimiento y comprensión del problema y la oportunidad encontrados en el
laboratorio de Control Automático de la UTB, amplío las posibilidades para encontrar una
solución satisfactoria a la funcionalidad y disponibilidad temporal de las plantas pilotos, y
una correcta y actualizada normalización de toda la instrumentación, equipos y planos del
laboratorio.
18
2. MARCO TEÓRICO
2.1. INTRODUCCIÓN.
La mayoría de los procesos y actividades que el humano desarrolla como profesional,
están normalizados con el fin de lograr idiomas o medios de comunicación que
presuponen un lenguaje común para las diferentes actividades profesionales. Dicha
normalización o estandarización ofrece los fundamentos para este lenguaje. Con el fin
anterior, la ISA crea y actualiza permanentemente las normas usadas en la
instrumentación, sistemas de control y automatización empleada en todo proceso
industrial, y actualmente sus normas son ampliamente aceptadas y usadas en todo tipo
de industrias alrededor del mundo. Una de las normas principales de la ISA, es la norma
ISA S5.1, esta norma tiene por objeto satisfacer los distintos procedimientos de los
diversos usuarios que necesitan identificar y simbolizar equipos de medición, control y
sistemas. La norma tiene aplicabilidad general, pero ha encontrado su mayor uso en la
industria de procesos con sus diagramas P&ID. Parte de este capítulo, contiene un
estudio teórico, breve y contextualizado bajo el marco de este proyecto, sobre las reglas,
formas de identificación, y simbología grafica de la norma ISA S5.1.
Por otro lado, en todo lugar con sistemas, equipos e instrumentos resulta de gran
importancia que estos funcionen confiablemente y continuamente sin perturbaciones
indeseadas, para así evitar las consecuentes pérdidas económicas que esto trae para una
empresa. Es aquí donde entra el mantenimiento, como todo el grupo de tareas,
metodologías, planes y acciones que buscan preservar sistemas, equipos y/o
instrumentos en condiciones de trabajo satisfactorias y funcionales en el tiempo. La otra
parte de este capítulo, contiene un estudio teórico, breve y contextualizado bajo el marco
de este proyecto, sobre las generalidades, tipos, niveles y forma de planificación del
mantenimiento.
2.2. NORMA ISA S5.1.
La norma ISA S5.1 tiene como propósito establecer un medio uniforme o estandarizado
para la representación grafica y la identificación de instrumentos o dispositivos, y sus
funciones inherentes, sistemas y funciones de instrumentación, y las funciones de
aplicación de software, utilizados estos para medición, monitoreo y control, mediante la
presentación de un sistema de designación que incluye la identificación de esquemas y
símbolos gráficos [ANSI/ISA, 2009]. En este trabajo se uso la última versión, 2009.
19
2.2.1. Reglas generales. A continuación se muestran las principales reglas, tomadas de
la norma [ANSI/ISA, 1992]. Solo se muestran las que se consideraron de utilidad para el
contexto de este proyecto, para información de todas las reglas véase [ANSI/ISA, 1992].
 Cada instrumento se debe representar en los diagramas mediante un símbolo y
este debe estar acompañado por un número identificador o etiqueta. Además, los
números de los instrumentos en los lazos pueden tener información codificada
relacionada con la planta, unidad de proceso y/o el área designada para ellos.
 El método de identificación de la instrumentación depende en etiquetar de acuerdo
a la función realizada por el instrumento y no de acuerdo a su construcción o
forma. Por ejemplo: un transmisor de presión diferencial no se identifica como un
transmisor de presión diferencial, pero si como un transmisor de nivel cuando es
conectado de un lado al tanque midiendo el nivel del liquido indirectamente.
 El tamaño estándar de los símbolos gráficos se encuentra en la norma. Todos los
símbolos deben mantener las relaciones de tamaño estándar cuando el diagrama
es incrementado o reducido.
 Cada instrumento o función a ser identificado, es designado por un código
alfanumérico o un número de etiqueta en mayúscula. En un lazo, las partes se
identifican con una etiqueta generalmente común a todos los instrumentos o
funciones pertenecientes al lazo. La identificación funcional de un instrumento o su
equivalente funcional consiste de letras tomadas de la tabla 2.2, que incluye una
primera letra (designando la variable medida o inicial) y una o más letras sucesivas
(designando las funciones ejecutadas). La identificación típica se muestra en la
siguiente figura:
Tabla 2.1. Etiquetado típico de un lazo y su instrumentación (Tomado de
[ANSI/ISA, 1992]).

En un instrumento dentro de un lazo, la primera letra de la identificación funcional
se selecciona de acuerdo con la variable medida, controlada o variable inicial y no
de acuerdo a la variable manipulada. Así una válvula de control que varia el flujo
de acuerdo a los niveles a controlar es LV y no FV. Las letras sucesivas de la
identificación funcional, designan una o más funciones pasivas o de lectura y/o
funciones activas o de salida. Un modificador de variable puede ser usado si se
requiere.
20








La secuencia de identificación de instrumentos comienza con una letra de variable
medida o inicial. La letra de funciones de lectura o pasivas siguen en el orden, y
luego las funciones de salida finalmente. Sin embargo las letras de modificador de
variable, si se usan, se interponen inmediatamente después de la letra que
modifican. Así TDAL tiene dos modificadores: la primera letra D cambia la variable
medida T en una nueva variable, “diferencial de temperatura”; la letra L restringe la
función A, para que represente una alarma de temperatura baja.
La identificación del lazo consiste de una letra de variable medida y un número.
Cada instrumento del lazo tiene una única identificación. La numeración del lazo y
sus instrumentos, puede ser paralela o serial. En la numeración paralela, se inicia
una secuencia numérica por cada nueva primera letra, por ejemplo: TT-100, TC100, TCV-100, FT-101, FC-101, FCV-101. En la numeración serial, utiliza una
única secuencia numérica sin importar la primera letra, por ejemplo: TT-100, TC101, TCV-102, FT-103, FC-104, FCV-105.
Si un lazo tiene más de un instrumento con la misma identificación funcional, un
sufijo puede ser adicionado al número de lazo. Por ejemplo: TT-100A y TT-100B.
Dichos sufijos deben ser en mayúscula.
Los accesorios auxiliares de dispositivos pueden ser o no mostrados en el
diagrama, pero si deben ser identificados funcionalmente con su etiqueta dentro
del lazo que se encuentran. Alternativamente, también es posible que el accesorio
use la misma identificación funcional de su instrumento asociado, pero con una
palabra de aclaración referente al accesorio. Por ejemplo: Un termopozo usado
con un termómetro TI-1, puede ser etiquetado como TW-1, pero también como TI1 TERMOPOZO.
El símbolo de globo puede ser usado para etiquetar otros símbolos distintivos
también, tales como válvulas de control, cuando tal etiquetado se desea. Cuando
este sea el caso, la línea conectando el globo al símbolo del instrumento se dibuja
cerca, pero sin tocar, el símbolo. Si se desea, es posible solo mostrar el símbolo
de globo únicamente.
Una nota aclarativa breve puede ser adicionada contigua al símbolo o línea para
clarificar la función del ítem. Por ejemplo, la notación “3-15 psig – AO” adyacente
al símbolo de una válvula.
Las líneas de señales pueden ser dibujadas entrando o saliendo de una parte
apropiada del instrumento a cualquier ángulo (es posible adicionar flechar para
mostrar la dirección de la señal). Las designaciones de bloques de función y letras
de etiquetas deben ser siempre dibujadas con orientación horizontal. La secuencia
en la cual los instrumentos o función de un lazo son conectados en un diagrama,
deben reflejar la lógica funcional o flujo de información, aunque este arreglo no
será necesariamente correspondiente a la secuencia de conexión.
Es una práctica común para los diagramas P&ID omitir los símbolos de
componentes de enclavamiento eléctrico. Por ejemplo: relés eléctricos auxiliares,
21
transformadores y otros componentes podrían ser consideradamente detallados
en un esquema eléctrico, y no en un P&ID.
2.2.2. Identificación. La forma de identificar y etiquetar toda la instrumentación y/o
dispositivos que la norma [ANSI/ISA, 2009] cubre, se hace en base a las reglas
anteriormente expuestas y la siguiente tabla:
L
Primeras letras (1)
Columna 1
Columna 2
Letras sucesivas (15)
Columna 3
Columna 4
Columna 5
E
T
R
Variable medida /
inicial
Modificador
de la
variable (10)
A
A Análisis (2)(3)(4)
Función
pasiva / de
lectura
Alarma
Elección de
usuario (5)
B Llama, Combustión (2)
C Elección de usuario
(3a)(5)
D Elección de usuario
(3a)(5)
Elección de
usuario (5)
Control (23a)
(23e)
Diferencia,
Diferencial
Elección de
usuario (5)
Cerrado (27b)
(28)
Sensor,
Elemento
primario
Relación (12b)
Vidrio,
Calibre,
Dispositivo
de visión (16)
G Elección de usuario
Alto
H Manual (2)
I
Modificador
de la función
Desviación
(11a)(12a)
E Voltaje (2)
F Flujo, Tasa de flujo (2)
Función
activa / de
salida
(27a)(28a)(29)
Corriente eléctrica (2)
Indicador (17)
Escaneo,
Exploración
J Potencia (2)
(18)
K Tiempo (2)
Tasa de
cambio
temporal
Estación de
control (24)
(12c)(13)
L Nivel (2)
Bajo
Luz (19)
(27b)(28)(29)
Medio,
Intermedio
M Elección de usuario
(3a)(5)
N Elección de usuario
(27c)(28)(29)
Elección de
22
Elección de
Elección de
(5)
usuario (5)
Orificio,
Restricción
Punto o
conexión de
prueba
O Elección de usuario
(5)
P Presión (2)
Q Cantidad (2)
Integración,
Totalizador
(11b)
R Radiación (2)
S Velocidad, Frecuencia
(2)
Abierto (27a)
Registro (20)
Ejecutar
Seguridad
Interruptor
(14)
(23b)
U Multivariable (2)(6)
usuario (5)
Integración,
Totalizador
Multifunción
Transmisión,
Transmisor
Multifunción
(21)
(21)
T Temperatura (2)
Vibración, Análisis
V
mecánico (2)(4)(7)
Parar
Válvula
(23c)(23e)
W Peso, Fuerza (2)
X Sin clasificar (8)
Eje X (11c)
Evento, Estado,
Presencia (2)(9)
Eje Y (11c)
Y
usuario (5)
Pozo, Vaina,
Prueba
Accesorios
de
dispositivos
(22), Sin
clasificar (8)
Sin clasificar
Sin clasificar
(8)
(8)
Dispositivos
auxiliares
(23d)(25)(26)
Driver,
Actuador,
Elemento
Z Posición, Dimensión
(2)
final de
control sin
(30)
clasificar
Tabla 2.2. Letras de identificación (Tomado de [ANSI/ISA, 2009]).
Eje Z (11c),
Sistemas
Instrumentad
os de
Seguridad
A continuación se muestran las notas aclarativas de la tabla anterior, tomadas de
[ANSI/ISA, 2009]. Solo se muestran las que se consideraron de utilidad para el contexto
de este proyecto, para información de todas las notas aclarativas de la tabla, véase la
norma [ANSI/ISA, 2009].
(1) Las primeras letras se refiere a la variable medida o inicial, y si se requiere, es posible
hacer una combinación entre la variable medida o inicial y un modificador de dicha
variable. Por ejemplo: PD=Presión Diferencial.
(6) La letra U, como variable medida o inicial, identifica un instrumento o lazo que requiere
múltiples puntos de medición o otras entradas, para generar una o varias salidas. Por
ejemplo: un PLC que utilice varias medidas de temperatura y presión para regular la
conmutación de varios interruptores on-off.
23
(10) Las combinaciones entre la variable medida o inicial y el modificador de la variable,
deben ser seleccionadas de acuerdo a como la propiedad que se mide es modificada o
cambiada.
(11) Las variables medidas directamente que deben ser consideradas como variables
medidas o iníciales para la numeración de un lazo incluirán (pero no limitado a esto): (a)
Presión diferencial (PD) o temperatura diferencial (TD). (b) Totalizador de flujo (FQ).
(14) La letra S, como modificador de variable, técnicamente no representa una variable de
proceso medida, pero es usada para identificar elementos primarios y finales de control
que se usan en la protección de condiciones de emergencias peligrosas (que no suceden
normalmente) para el personal o equipamiento. Únicamente es posible cuando es usado
en conjunto con una variable medida o inicial, y/o letras sucesivas. Por ejemplo: PSV=
Válvula de Seguridad de Presión.
(16) La letra G, como función pasiva o de lectura, debe ser usada en vez de la letra I, para
instrumentos o dispositivos que proveen una vista secundaria, tales como vidrios de nivel,
manómetros, termómetros, vidrios de vista de flujo y televisores monitores.
(17) La letra I, como función pasiva o de lectura, aplica a la lectura análoga o digital de
una medición actual o señal de entrada a un instrumento discreto o unidades de
visualización. También debe ser usado para el dial o indicación de una señal de salida
generada.
(19) La letra L, como función pasiva o de lectura, identifica dispositivos o funciones que
pretenden indicar mediante luces pilotos estados de operación normal, y no para
indicaciones de alarma.
(23) Existen diferencias en significado a ser consideradas cuando se seleccione entre
funciones activas o de salida para las letras C, S, V y Y: (a) La letra C aplica a un
dispositivo o función automático que recibe una señal generada por una variable medida o
inicial y genera una señal de salida variable que es usada para modular o conmutar una
dispositivo identificado con las letras V o Y, a una predeterminado set point. (b) La letra S
aplica a un dispositivo o función que conecta, desconecta o transfiere una o más señales
o circuitos que podrían ser actuados manual o automáticamente. (c) La letra V aplica a un
dispositivo que module, conmute, o encienda o apague un flujo de proceso, después de
recibir una señal de salida generada por un dispositivo identificado con las letras C, S o Y.
(d) La letra Y aplica a un dispositivo o función automático, actuado por una señal de un
controlador (C), transmisor (T), o interruptor (S), que conecta, desconecta, transfiere,
computa, y/o convierte señales o circuitos. (e) Las letras sucesivas CV no deben ser
usadas para otra cosa que no sea una válvula de control auto-accionada.
(24) La letra K, como función activa o de salida, debe ser usada para: (a) designar una
estación de control accesible al operador, usada con un controlador automático que tiene
un interruptor de modo de control (auto-manual). (b) Dispositivos de control de
arquitectura dividida o de bus de campo, donde las funciones del controlador están
localizadas remotamente de la estación del operador.
(25) La letra Y, como función activa o de salida, incluye dispositivos o funciones como:
válvulas solenoides, relés, y dispositivos de cómputo y convertidores.
24
(26) La letra Y, como función activa o de salida, para señales a computar o convertir,
cuando se muestre en el diagrama debe ser definido afuera del símbolo grafico con un
símbolo apropiado de la tabla 2.12.
(29) Las letras H, L y M, como modificadores de función, y cuando se aplican a alarmas,
corresponden a valores de la variable medida, no a valores de la señal actuante de la
alarma. Por ejemplo: LAH = Alarma de nivel alto.
Nota: El usuario puede asignar variables y/o significados a las letras a elección de usuario
y a los espacios en blanco. Cuando tales asignaciones se hagan, deben ser
documentadas en alguna parte del diagrama P&ID [ANSI/ISA, 1992].
2.2.3. Simbología gráfica.
La forma de simbolizar toda la instrumentación y/o
dispositivos, se hace en base a las reglas anteriormente expuestas y teniendo en cuenta
las siguientes tablas (se muestran las notas aclarativas de las tablas al final de estas),
tomadas de [ANSI/ISA, 2009]. Solo se muestran las tablas y notas aclarativas que se
consideraron de utilidad para el contexto de este proyecto, para información de toda la
simbología, véase la norma [ANSI/ISA, 2009].
Visualización y control
compartido (1)
A
B
Primera
Elección
elección o alternativa
sistema
o sistema
de control instrument
de
ado de
procesos
seguridad
(3)
básico (2)
C
D
Software
y
sistemas
de
computo
Discreto
(5)
Ubicación y accesibilidad (6)
(4)
-Localizado en campo.
-Sin panel, gabinete o consola de
montaje.
-Visible en campo.
-Normalmente accesible al
operador.
-Localizado en la parte frontal de
una consola o panel principal o
central.
-Visible en frente de panel o de
un display.
-Normalmente accesible al
operador en un panel o consola.
-Localizado en la parte trasera de
una consola o panel principal o
central.
- No es visible en frente de panel
o de un display.
25
-No es normalmente accesible al
operador en un panel o consola.
Tabla 2.3. Símbolos de dispositivos y funciones de instrumentación: genéricos (Tomado
de [ANSI/ISA, 2009]).
(1) Los dispositivos y funciones representados por estos símbolos son: instrumentación de
visualización y control compartido, basada en microprocesador, y con capacidad de
comunicación de datos, donde las funciones son accesibles para el operador por displays
o monitores. También, sistemas de control configurables tales como PLC’s, DCS´s, PC´s
y transmisores inteligentes.
(4) Los dispositivos y funciones representados por estos símbolos son configurados en
sistemas de cómputo, tales como: controladores de proceso, optimizadores de proceso,
controladores estadísticos de procesos, controladores avanzados, analizadores, ERP,
MES, etc.
(5) Los dispositivos y funciones representados por estos símbolos son basados en
hardware, y o son independientes o están conectados a otros instrumentos, dispositivos o
sistemas.
(6) Accesibilidad incluye vista, ajustes de set point, cambios de modo de operación, y
cualquier otra acción requerida para operar la instrumentación.
Símbolo
Descripción
-Procesamiento de señal.
-Se localiza en la parte superior derecha del símbolo. Si la señal
afectada por el procesamiento es la que se va a conectar, se localiza
encima del símbolo.
-Insertar símbolos de la tabla 2.12.
-Luz piloto.
Tabla 2.4. Símbolos de dispositivos y funciones de instrumentación: miscelánea (Tomado
de [ANSI/ISA, 2009]).
Símbolo
Descripción
-Elemento primario genérico.
-En (*) se coloca el tipo de elemento primario según la figura
2.1.
-Insertar en una línea de proceso, tanque o equipo.
-Transmisor con elemento primario integrado.
-En (*) se coloca el tipo de elemento primario según la figura
2.1.
-Insertar en una línea de proceso, tanque o equipo.
26
-Transmisor con elemento primario acoplado cerca.
-La línea de conexión debe ser igual o menor de 6mm.
-En (*) se coloca el tipo de elemento primario según la figura
2.1.
-Insertar en una línea de proceso, tanque o equipo.
-Transmisor con elemento primario remoto.
-La línea de conexión debe ser igual o menor de 12mm.
-En (*) se coloca el tipo de elemento primario según la figura
2.1.
-Insertar en una línea de proceso, tanque o equipo.
-Transmisor con elemento primario integrado e insertado en
una línea de proceso, tanque o equipo.
-En (#) se coloca el tipo de elemento primario según la tabla
2.6.
-Transmisor con elemento primario acoplado cerca e
insertado en una línea de proceso, tanque o equipo.
-La línea de conexión debe ser igual o menor de 6mm.
-En (#) se coloca el tipo de elemento primario según la tabla
2.6.
-Transmisor con elemento primario remoto e insertado en una
línea de proceso, tanque o equipo.
-La línea de conexión debe ser igual o menor de 12mm.
-En (#) se coloca el tipo de elemento primario según la tabla
2.6.
Tabla 2.5. Símbolos de medición: elementos primarios y transmisores - formato globo
(Tomado de [ANSI/ISA, 2009]).
(2) Estos símbolos deben ser usados si un símbolo grafico no existe y/o el usuario no usa
símbolos gráficos.
(3) En vez de la letra T, podría ir también la C, I, R, o S.
27
Figura 2.1. Símbolos de medición: tecnologías de medición (Tomado de [ANSI/ISA,
2009]).
Símbolo
Descripción
-Elemento primario para medición de flujo.
-Forma de medición: electromagnética.
-Elemento primario para medición de nivel.
-Forma de medición: desplazador internamente montado en
tanque.
-Elemento primario para medición de nivel.
-Forma de medición: bola flotadora internamente montada en
tanque.
-Puede ser instalada en la parte de arriba del tanque.
-Elemento primario para medición de presión.
-La forma de medición (*) según la figura 2.1.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos
de la tabla 2.9.
-Elemento primario para medición de temperatura.
-La forma de medición (*) según la figura 2.1.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos
de la tabla 2.9.
Tabla 2.6. Símbolos de medición: elementos primarios (Tomado de [ANSI/ISA, 2009]).
28
Símbolo
Descripción
-Indicador visual de nivel de tanque.
-Indicador de vidrio integrado en tanque.
-Indicador visual de nivel de tanque.
-Indicador de vidrio externamente integrado en tanque
mediante tubería vertical.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos de
la tabla 2.9.
-Manómetro.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos de
la tabla 2.9.
-Termómetro.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos de
la tabla 2.9.
Tabla 2.7. Símbolos de medición: instrumentos secundarios (Tomado de [ANSI/ISA,
2009]).
Símbolo
Descripción
-Sello de diafragma a presión; Con brida, roscado o soldado.
-Sello de diafragma químico; Con brida, roscado o soldado.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos de
la tabla 2.9.
-Sello de diafragma a presión soldado.
-Sello de diafragma químico soldado.
-Termopozo, con brida.
-Vaina de prueba, con brida.
-Si el tipo de conexión se va a mostrar, se usan los símbolos de
la tabla 2.9.
Tabla 2.8. Símbolos de medición: instrumentos auxiliares y accesorios (Tomado de
[ANSI/ISA, 2009]).
Símbolo
Descripción
-Conexión de instrumento a proceso y equipos.
-Líneas de impulso de proceso.
-Conexión genérica de instrumento a línea de proceso o
equipos.
-Conexión de instrumento a proceso y equipos, con brida.
29
-Conexión de instrumento a proceso y equipos, roscada.
-Conexión de instrumento a proceso y equipos, soldada.
Tabla 2.9. Símbolos de línea: conexiones de instrumento a proceso (Tomado de
[ANSI/ISA, 2009]).
Símbolo
Descripción
-Indica la alimentación de potencia al instrumento.
-Las siguientes abreviaciones se sugieren para denotar el tipo
de alimentación:
-Señal indefinida.
-Señal neumática, continua o discreta.
-Señal eléctrica o electrónica, continua o discreta.
-Conexión o enlace mecánico.
-Enlace de comunicación por medio de bus de campo para
DCS, PLC, PC y sistemas dedicados.
Tabla 2.10. Símbolos de línea: conexiones de instrumento a instrumento (Tomado de
[ANSI/ISA, 2009]).
(1) La alimentación de potencia debe ser mostrada cuando: es diferente de las
normalmente usadas (24VDC, 20psig), un dispositivo lo requiere, es afectada por algún
dispositivo.
(2) Es posible utilizar flechas para definir la dirección.
30
Símbolo
Descripción
-Válvula de dos vías genérica.
-Válvula de globo recta.
-Válvula de puerta.
-Válvula de tres vías genérica.
-Válvula de tres vías de globo.
-La flecha indica el camino del flujo no actuado o de falla.
-Válvula de bola.
-Motor eléctrico.
-Actuador genérico.
-Actuador de diafragma.
-Actuador de diafragma con posicionador.
-Actuador operado por motor (eléctrico, neumático o hidráulico).
-Acción rotatoria o lineal.
-Actuador solenoide modulante.
-Actuador solenoide on-off.
-Actuador genérico con actuador manual.
-Actuador manual.
-Regulador reductor de presión con tap interno.
Tabla 2.11. Símbolos de elementos de control final (Tomado de [ANSI/ISA, 2009]).
31
Función
Símbolo
Ecuación
Grafica
Definición
Proporción
-Salida proporcional a la
entrada.
-K: constante de
proporcionalidad.
Integral
-La salida varía en función
de la magnitud y tiempo
de duración de la entrada.
-Ti: tiempo integral.
Derivada
-La salida varía en función
de la tasa de cambio
temporal de la entrada.
-Td: tiempo derivativo.
Conversión
-La señal de entrada de
un tipo se convierte en
una señal de salida de
otro tipo.
-A:Analoga B:Binaria
-D:Digital
E:Voltaje
-F:Frecuencia
-H:Hidraulica
-I:Corriente
-O:Electromagnetica
-P:Neumatica
-R:Resistencia
Tabla 2.12. Símbolos de bloques funcionales de procesamiento de señal (Tomado de
[ANSI/ISA, 2009]).
32
2.3. MANTENIMIENTO.
Existen diversidad de definiciones para mantenimiento, pero para el contexto de este
proyecto, se puede conceptualizar como: todo el conjunto de actividades que pretenden
conservar sistemas, equipos y/o dispositivos en condiciones de trabajo satisfactorias y
totalmente funcionales en el tiempo. Dichas actividades incluyen: pruebas, mediciones,
reemplazos, ajustes, reparaciones, y administración planificada [Goettsche, 2005]. El
concepto de mantenimiento está completamente relacionado con la confiabilidad, esa es
la esencia de esta actividad. La confiabilidad en que el sistema, equipo o dispositivo
funcionará continuamente sin interrupciones indeseadas, con las consecuentes pérdidas
económicas que esto trae para una organización. Un equipo que opera en forma segura,
funcional y mantiene una buena apariencia, proporciona beneficios económicos y permite
mantener una productividad y calidad real en la empresa. Adicionalmente, el
mantenimiento tiene un efecto oculto que es la buena imagen de la compañía. La
presentación física de unas dependencias bien mantenidas, el efecto visual de unos
equipos limpios, pintados y operando correctamente, son la mejor carta de garantía para
los clientes, los mismos empleados, entre otros [González, 2000].
Según [González, 2000], para buscar la simplificación, efectividad y objetividad de un
mantenimiento, los siguientes principios básicos se deben cumplir como filosofía. Estos
son, que el mantenimiento sea:
 Oportuno: para evitar interrupciones inesperadas.
 Económico: para que sea una gestión antes que un gasto.
 Sencillo: para que esté al alcance de quienes intervienen en el.
 Planificado: para que obedezca a una metodología organizada.
 Efectivo y eficiente: para que cumpla con el objetivo al menor costo.
2.3.1. Tipos de mantenimiento. Se clasifica en tres clases principales:



Mantenimiento correctivo: es el que se realiza cuando se hacen arreglos o
reparaciones inmediatamente después de que una falla imprevista que ha ocurrido
en un sistema, equipo o dispositivo. No es totalmente planificado ni se tiene un
control preciso, dado su misma naturaleza de “reaccionar y corregir después del
fallo”.
Mantenimiento preventivo: es el que se realiza cuando se hacen inspecciones,
ajustes, mediciones y reemplazos antes de que una falla ocurra en un sistema,
equipo o dispositivo, evitando así la ocurrencia de las mismas. Es totalmente
planificado y controlado, dado su misma naturaleza de “prevenir antes del fallo”.
Se basa en parámetros estadísticos del equipo o sistema intervenido.
Mantenimiento predictivo: es el que se realiza cuando se hacen inspecciones,
ajustes y mediciones que indiquen tendencias o perfiles de comportamiento en un
sistema, equipo o dispositivo, tal que se facilita la predicción y prevención de
33
fallas. Es totalmente planificado y controlado, dado su misma naturaleza de
“predecir antes del fallo”. Se basa en parámetros estadísticos del equipo o sistema
intervenido, y en instrumentación de diagnostico especializada.
Actualmente, han surgido otros tipos de mantenimiento (que son en esencia compuestos
de los tres principales, adicionando otros factores) más elaborados, tales como
mantenimiento: proactivo, productivo, centrado en la confiabilidad, entre otros. Para el
contexto y alcance de este proyecto, es suficiente con los tres tipos principales.
Según [González, 2000], ahora la pregunta es: ¿cuál tipo escoger? Es una pregunta que
se debe resolver teniendo en cuenta variables importantes como son: el nivel de
confiabilidad requerido, la capacidad económica de la organización, la capacidad para
poder detener los equipos sin que se afecte todo el proceso productivo, la capacidad de
mantener repuestos en almacén, el alcance deseado, en fin son una serie de
consideraciones que hacen de cada empresa posea planes de mantenimiento diferentes.
La tabla siguiente, da una idea de las ventajas y desventajas de cada uno de los tipos de
mantenimiento:
Tipo de mantenimiento
Ventajas
Correctivo
-Se obtiene hasta el último
rendimiento de las partes.
-No requiere planeamiento.
-No requiere un almacén
cuidadoso de repuestos.
-Es poco costoso
(relativamente).
Preventivo
-Es confiable.
-Permite un adecuado
planeamiento.
-Permite planeación de
interrupciones deseadas.
-Es más seguro para el
personal.
34
Desventajas
-No es confiable.
-No permite planeación de
interrupciones deseadas.
-No se pueden calcular la
magnitud y los costos en
que se incurrirá sino hasta
cuando una falla se
presente.
-Puede causar daño de
partes correlacionadas con
la averiada.
-No permite planeación en
su totalidad.
-Pueden presentarse fallas
que afecten el personal.
-Normalmente se trabaja
bajo presión.
-Requiere personal
capacitado y con
experiencia.
-Se puede desperdiciar
tiempo de vida de partes
que se cambien.
-Es de costo medio
(relativamente).
-Exige planeación y
programación.
-Evita daños de partes
-Exige un almacén
correlacionadas con la
adecuado de repuestos.
averiada.
-Exige una logística
-No se trabaja bajo presión.
adecuada.
-No requiere personal
altamente capacitado y con
experiencia.
-Es muy confiable.
-Obtiene el máximo
rendimiento de los
componentes sin arriesgar el
-Es de costo alto
equipo.
(relativamente).
-Evita interrupciones
-Requiere equipos de
indeseadas.
diagnostico especializados.
-Permite una adecuada
-Requiere personal
Predictivo
planeación.
capacitado y con
-Se puede hacer el
experiencia.
diagnostico con el equipo en
-No está al alcance de
servicio (la mayoría de las
todas las empresas.
veces).
-Su implementación puede
-Compara perfiles y
llegar a ser compleja.
tendencias actuales con los
esperados.
-No se trabaja bajo presión.
Tabla 2.13. Ventajas y desventajas de los tipos de mantenimiento (Tomado de [González,
2000]).
2.3.2. Niveles de mantenimiento. Normalmente las organizaciones no están en
capacidad de montar infraestructuras de mantenimiento excesivamente costosas y cuyo
uso genere tiempos largos de baja utilización. Por este motivo se busca jerarquizar los
trabajos en niveles de acuerdo con su importancia, grado de dificultad, conocimientos
requeridos para su ejecución y el tipo de talleres y herramientas especializadas que se
deben utilizar. Se puede hablar de cinco niveles de mantenimiento, cada empresa debe
decidir hasta que nivel estará en capacidad de atender por sí misma y que niveles
contratará por aparte basándose en criterios de costo-beneficio [González, 2000]. la tabla
siguiente define los diversos niveles:
Nivel de mantenimiento
I
Trabajos
Aquellos rutinarios que
garantizan la operación
permanente y previenen daños
al poderse detener el equipo
inmediatamente se detectan.
Prácticamente se hacen
mediante la observación directa
del operador.
35
Personal
-Operador.
-Técnico con poca
experiencia.
-Limpieza.
-Inspección externa.
-Revisiones básicas.
Aquellos que además requieren
de operaciones sencillas de
mantenimiento por parte de un
-Operador
técnico entrenado en el equipo
experimentado.
o sistema. No exigen
II
-Técnico intermedio con
interrupciones prolongadas.
curso básico del equipo o
-Revisiones especializadas
sistema.
sencillas.
-Chequeos internos.
-Limpiezas internas.
Aquellos especializados en sitio
y de carácter rutinario.
-Técnico altamente
-Calibraciones bajo
experimentado y con
III
instrucciones.
cursos avanzados del
-Verificación de parámetros de
equipo o sistema.
servicio.
-Cambio de partes.
Aquellos que se hacen en
talleres especializados, con
-Grupo de técnicos
grupos de técnicos, consumen
especializados en varias
bastante tiempo, y requieren de
IV
disciplinas, bajo la
herramientas especializadas.
supervisión directa de un
-Despiece parcial.
ingeniero.
-Calibraciones especializadas.
-Ajustes especializados.
Aquellos de alto nivel, requieren
normalmente apoyo del
-Grupo de técnicos
fabricante, requiere de talleres
especializados en varias
V
especializados, y de una
disciplinas, bajo la
planeación y programación.
supervisión directa de
-Despiece total.
varios ingenieros.
-Cambios de diseño.
Tabla 2.14. Niveles de mantenimiento (Tomado de [González, 2000]).
2.3.3. Plan de mantenimiento. Es una forma de proyectar y sistematizar todos los
procedimientos y métodos para realizar tareas de mantenimiento en sistemas y/o equipos.
Representa un perfil de evaluación de las actividades de mantenimiento y permite
capturar la mejor solución, así cada departamento de mantenimiento en una organización
tiene algunos procedimientos y métodos que califican como las mejores prácticas. Un plan
de mantenimiento que abarque todos los equipos y sistemas de todas las plantas de la
organización, no solo se dirige a la preservación de los actuales bienes, sino que también
provee un marco para organizar las mejores soluciones prácticas y añadir otras a medida
que son reconocidas y validadas [Goettsche, 2005].
36
Dentro de la estructura de un plan de mantenimiento generalmente se encuentra lo
siguiente:
Figura 2.2. Estructura general de un plan de mantenimiento (Fuente: autores).
Para elaborar un plan de mantenimiento, de acuerdo a esta estructura, es necesario tener
en cuenta los siguientes ítems (dependiendo del alcance del plan, se tienen en cuenta los
ítems o no):

Plan estratégico: es necesario definir y documentar el alcance del plan, costos,
recursos, objetivos, prioridades, entre otros. Hay que preguntarse y dejar claro:
¿Qué aspectos valen la pena contemplar? ¿Cuántas interrupciones, y de que
duración, son aceptables? ¿Equipos críticos y/o no críticos?, entre otras.
Determinar primero lo que se debe hacer, luego lo que se debería hacer, y
después lo que gustaría hacer, es importante distinguir entre necesidades
funcionales y operación deseable [Goettsche, 2005]. Respecto al equilibrio costobeneficio, véase figura 2.3, existe un justo punto de equilibrio entre lo que se
invierte en mantenimiento y lo que se obtiene en beneficios, ir más allá o más acá
hace perder la armonía. La optimización de la gestión de mantenimiento es lograr
que el sistema o equipo opere en las mejores condiciones al más bajo costo. Para
esto es necesario tener mucha información y una amplia experiencia para poder
determinar en qué medida se justifica invertir en mantenimiento sin caer en el
sobre-mantenimiento. Pero ante todo la regla general para el mantenimiento debe
ser que sea el suficiente para garantizar la operación continua, confiable y
económica [González, 2000].
37
Figura 2.3. Curva de costo versus cantidad de mantenimiento (Tomado de [González,
2000]).

Plan de trabajo y actividades: un mantenimiento programado y planeado incluye
cronograma de lo siguiente: mantenimiento preventivo y predictivo, el cual puede
ser programado con el equipo en uso o no; mantenimiento correctivo, el cual
puede ser programado cuando el equipo no está en uso; modificaciones, las
cuales incorporan cambios de diseño; actualizaciones y adaptaciones;
calibraciones a instrumentos; entre otras actividades [Goettsche, 2005]. Esta es
una labor que se puede dividir en tres grupos, así: las actividades periódicas de
mantenimiento, son aquellas repetitivas y secuenciales, su programación debe
obedecer a un plan maestro donde estén consignados todos los equipos y sus
componentes con las actividades de mantenimiento que se le deben realizar a
cada uno de estos. Las actividades mayores de mantenimiento, son aquellas
actividades que implican paradas de la planta o de alguno de sus componentes
principales, su complejidad radica en el alto nivel técnico requerido, la disposición
de una organización temporal especial; la premura del tiempo por la inactividad en
la producción y generalmente, los altos costos de su ejecución. Y los trabajos
imprevistos, la dificultad en su programación radica en que como no son
previsibles no permiten mantener todos los recursos disponibles para su ejecución,
sin embargo con la experiencia y con buena información es posible reducir los
tiempos necesarios para su realización [González, 2000].

Registro de equipos: en la parte organizativa del mantenimiento se hace necesario
asignar códigos a cada uno de los equipos y dispositivos dentro de una planta. La
idea de esta organización es poderlos agrupar por sistemas, por grupos de
equipos similares, por características o por componentes. La asignación de
códigos depende del tipo de organización y de los equipos con los que se cuenta.
El código de números o alfanumérico debe permitir que los dígitos en su orden
38
identifiquen los sistemas, los subsistemas y los equipos, de manera que un código
y solamente uno sea el que corresponda a cada equipo. Para todos los efectos de
la gestión de mantenimiento se utilizará esta nomenclatura lográndose así unificar
el manejo de la documentación, ya que en forma muy cómoda se utilizan códigos
que claramente identifican el equipo correspondiente. Los códigos permiten que se
haga una programación mucho más funcional y organizada [González, 2000].

Documentos de trabajo: según [González, 2000], la disposición de la información
apropiada en el momento oportuno en una organización es de los aspectos más
importantes, y para ello se considera primordial contar con la documentación
histórica y técnica de los diversos equipos, dispositivos, y sistemas. Un buen
departamento de mantenimiento debe velar además porque la documentación
operativa sea funcional, informativa, clara y muy sencilla de llevar. Para esto
existen diversos documentos, se listaran entonces los que se consideran básicos y
del contexto de este proyecto:
Tarjeta de datos e historial de equipos: contiene los datos básicos del equipo, se
obtienen de los manuales de los fabricantes y de los datos de placa, permiten
mantener un kardex centralizado de rápida consulta. También, allí se registran las
actividades más importantes de mantenimiento, las modificaciones, alteraciones y
reparaciones que se le realicen al componente o parte del mismo. Su utilización
adecuada permite la obtención de información importante sobre fallas repetitivas,
mantenimientos importantes, detalles relevantes sobre el funcionamiento.
Catalogo de materiales en almacén: corresponde a los listados de materiales y
repuestos en bodega, y se considera de vital importancia para garantizar la
continua operación de los equipos. Así mismo también existe una solicitud de
material de almacén, que se debe realizar para obtener equipos o repuestos del
almacén.
Solicitudes de trabajo: es una ficha donde se especifican los cambios,
reparaciones, entre otros, que serán realizadas a un equipo o sistema. Esta orden
de trabajo será llenada por el encargado del mantenimiento, y solicitada y
aprobada por el jefe de turno, solo así se podrán iniciar las labores de
mantenimiento respectivo.
Información histórica de mantenimiento: es la recopilación de los apuntes y
registros de trabajos de mantenimiento realizados. Esto permite realimentación y
evaluación de la gestión del mantenimiento.

Manuales de procedimientos de mantenimiento: es un documento que recopila las
actividades y procedimientos de mantenimiento a realizar a los equipos y
sistemas, constituyéndose en la guía ideal para el personal que realiza la labor. De
esta manera se evita la improvisación y se mejora la efectividad del
mantenimiento. Como tal, corresponden a guías detalladas de los procedimientos
que se deben seguir para el desarrollo de una actividad de mantenimiento
39
específica, y se puede realizar en base a instrucciones de los fabricantes,
instrucciones genéricas, de la experiencia del personal, o en técnicas especiales
de mantenimiento [Renovetec, 2010].
Generalmente, la secuencia lógica que se lleva a cabo cuando se va a realizar un
mantenimiento, con base a un plan, es la que se muestra en la siguiente figura (esta
muestra el caso de un mantenimiento correctivo, para el caso de otro tipo de
mantenimiento, solo no se toma en cuenta los cuadros “se presenta la falla” y “análisis de
la falla”):
Figura 2.4. Secuencia lógica de una actividad de mantenimiento (Tomado de [González,
2000]).
2.4. CONCLUSIONES.
El estudio del marco teórico sobre la norma ISA S5.1 y de los principios de
mantenimiento, constituye los cimientos o fundamentos que se requieren y el primer paso
para llevar a cabo cualquier diseño e implementación de una estandarización según la
norma mencionada y de un plan de mantenimiento respectivamente. Dado que de esta
manera, se obtuvo una guía para conocer específicamente los conceptos y métodos que
se van a utilizar en el desarrollo del proyecto.
40
3. ESTANDARIZACIÓN SEGÚN NORMA ISA S5.1
3.1. INTRODUCCIÓN.
En este capítulo se hará una descripción detallada de las reglas diseñadas en base a la
norma ISA S5.1 para el etiquetado de la instrumentación y equipos del laboratorio de
Control Automático de la UTB, para finalmente asignar una etiqueta o código a los
mismos. Además, teniendo en cuenta el proceso anterior, se mostraran los diseños de los
diagramas P&ID según la misma norma para cada una de las plantas pilotos del
laboratorio.
3.2. ETIQUETADO DE LA INSTRUMENTACIÓN Y EQUIPOS.
El etiquetado, codificación e identificación de toda la instrumentación y equipos, se
realizará de la siguiente manera:
Figura 3.1. Forma de etiquetado de la instrumentación y equipos (Fuente: autores).
41
De la figura anterior, se notan dos casos, los cuales son:
 Para instrumentos (véase definición en anexo A), la identificación funcional y la
letra para instrumentos iguales se hace en base a lo expuesto en los ítems 2.2.1 y
2.2.2. El numero de planta y el de lazo de control se coloca en base a la tabla 3.2 y
la figura 3.2.
 Para equipos de proceso (tales como tanques, intercambiadores, motores,
compresores, entre otros), las abreviaciones son las mostradas en la tabla 3.1, y el
número de equipo siguiendo la secuencia numérica según la figura 3.2.
Figura 3.2. Ordenamiento del laboratorio de Control Automático de la UTB (Fuente:
autores).
Nota: no se va a tomar en cuenta para la estandarización la unidad “SEMÁFOROS” (esta
unidad está compuesta únicamente de pulsadores, luces pilotos y contactores, tal que
simulan un sistema de semáforos), dado que esta en esencia no es una planta piloto
industrial y no posee ninguna característica de la misma, por lo tanto no aplica dentro del
contexto de la estandarización realizada con la norma ISA S5.1. Pero si se le asignará
códigos o etiquetas a los elementos que la componen.
42
ABREVIACIÓN
EQUIPO DE PROCESO
AF
Filtro de aire
C
Compresor
E
Intercambiador de calor
EC
Conectores, bornes
F
Horno
FA
Ventilador
H
Calentador
HMI
Interfaz Humano Maquina
K
Contactor, relé, accionamiento eléctrico
M
Motor eléctrico
P
Electrobomba
PB
Pulsador, interruptor, selector
PC
Computador
PLC
Controlador Lógico Programable
PL
Luz piloto
PS
Fuente de alimentación eléctrica
TK
Tanque
TV
Televisor
VR
Resistor variable
VSD
Variador de velocidad
W
Cableado
Tabla 3.1. Abreviaciones para equipos e instrumentos de proceso del laboratorio de
Control Automático de la UTB (Fuente: autores).
Teniendo en cuenta toda lo expresado anteriormente, las etiquetas o códigos para toda la
instrumentación y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB, según la
norma ISA S5.1, quedan expresadas en la siguiente tabla:
PLANTA
Intercambiador de calor –
Control de temperatura y caudal
(PLANTA Nº1)
INSTRUMENTO/EQUIPO
Tanque de depósito de agua.
Calentador de agua eléctrico, marca
HACEB CR-15.
Intercambiador de calor del tipo tubos
concéntricos.
Enfriador.
Bomba centrifuga, marca Pedrollo
CPm 100. Bombea agua caliente.
Bomba periférica, marca Pedrollo PKm
60. Bombea agua fría.
Válvula unidireccional de salida del
agua fría.
Válvula manual de desagüe del agua
fría del tanque de deposito
Válvula unidireccional de salida del
agua caliente.
43
ETIQUETA
TK-001
H-001
E-001
E-002
P-001
P-002
HV-101A
HV-101B
HV-102A
Lazo de temperatura de
proceso: 101
Lazo de caudal de proceso: 102
Lazo de temperatura del
calentador: 103
Válvula manual de retorno rápido del
agua caliente.
Válvula manual de desagüe del agua
caliente.
Válvula solenoide, marca Danfoss
AV260.
Transmisor de temperatura, marca
Honeywell STT 3000 serie STT 350.
Transmite temperatura de agua
caliente.
Transmisor de temperatura, marca
Honeywell STT 3000 serie STT 350.
Transmite temperatura del líquido de
salida.
Transmisor de caudal, marca Burkert
8035.
Termocupla tipo J, con su termopozo.
Sensa temperatura de agua caliente.
Termocupla tipo J, con su termopozo.
Sensa temperatura del liquido de
salida.
Termocupla tipo J, con su termopozo.
Sensa temperatura de agua caliente
para control eléctrico del calentador.
Controlador de temperatura, marca
Autonics TOSB4RJ2C.
HV-102B
HV-102C
FCV-102
TT-101A
TT-101B
FIT-102
TE-101A
TE-101B
TE-103
TC-103
PLC asignado a la planta.
UC-101
UC-102
Panel de control.
TK-101
TK-102
TK-103
(1)(2)
(2)
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
Cableado.
Pulsador de parada de emergencia.
Selector modo manual-automático.
Pulsador de encendido de bomba de
agua fría.
Pulsador de apagado de bomba de
agua fría.
Pulsador de encendido de bomba de
agua caliente.
Pulsador de apagado de bomba de
agua caliente.
Pulsador de encendido de calentador.
Pulsador de apagado de calentador.
Luz piloto de parada de emergencia.
Luz piloto de bomba de agua fría.
44
W-001
PB-001
PB-002
PB-003
PB-004
PB-005
PB-006
PB-007
PB-008
PL-001
PL-002
Luz piloto de bomba de agua caliente.
Luz piloto de calentador.
Siete (7) contactores.
Dos (2) fuentes de voltaje DC.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
Diez (10) bornes.
Potenciómetro para control manual de
la válvula solenoide.
Tanques de mezclado – control
de nivel
(PLANTA Nº2)
Lazo de nivel de proceso: 201
Tanque de deposito
Tanque principal de mezcla.
Tanque de mezcla 1.
Tanque de mezcla 2.
Bomba, marca Geor GRA200.
Válvula manual de desagüe del tanque
de depósito.
Válvula solenoide de llenado del
tanque de mezcla 1.
Válvula solenoide de llenado del
tanque de mezcla 2.
Válvula solenoide de desagüe del
tanque de mezcla 1.
Válvula solenoide de desagüe del
tanque de mezcla 2.
Válvula solenoide de desagüe del
tanque principal de mezcla.
Sensor de nivel tipo resistivo con
flotador de bola para el tanque de
mezcla 1.
Sensor de nivel tipo resistivo con
flotador de bola para el tanque de
mezcla 2.
Sensor de nivel tipo resistivo con
flotador de bola para el tanque de
principal de mezcla.
Interruptor de alto nivel para el tanque
de mezcla 1.
Interruptor de alto nivel para el tanque
de mezcla 2.
Interruptor de alto nivel para el tanque
principal de mezcla.
Interruptor de bajo nivel para el tanque
de mezcla 1.
Interruptor de bajo nivel para el tanque
de mezcla 2.
45
PL-003
PL-004
K-001 a
K-007
PS-001 y
PS-002
EC-001 y
EC-002
EC-003
VR-001
TK-002
TK-003
TK-004
TK-005
P-003
HV-201
LCV-201A
LCV-201B
LCV-201C
LCV-201D
LCV-201E
LE-201A
LE-201B
LE-201C
LAH-201A
LAH-201B
LAH-201C
LAL-201A
LAL-201B
Interruptor de bajo nivel para el tanque
principal de mezcla.
Interruptor de bajo nivel para el tanque
de depósito.
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
LC-201
Panel de control.
Cableado.
Pulsador de arranque de la planta.
Pulsador de apagado de la planta.
Selector modo manual-automático.
Seis (6) interruptores de maniobra
manual de la planta.
Luz piloto de arranque.
Luz piloto de apagado.
Luz piloto de modo manual.
Luz piloto de modo automático.
LK-201
W-002
PB-009
PB-010
PB-011
PB-012 a
PB-017
PL-005
PL-006
PL-007
PL-008
K-008 a
K-015
EC-004 y
EC-005
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
Tanque principal de depósito.
Tanque de depósito 1.
Tanque de depósito 2.
Bombas centrifugas sumergibles,
marca RULE RU27D.
Válvulas manuales para interconexión
en paralelo de los tanques 1 y 2.
Lazo de nivel de proceso: 301
LAL-201D
PLC asignado a la planta.
Ocho (8) relés.
Tanques en paralelo – Control
de nivel
(PLANTA Nº3)
LAL-201C
Válvula manual de desagüe del tanque
1
Válvula manual de desagüe del tanque
2
Transmisor de presión diferencial,
marca Rosemount 1151. Transmite
nivel del tanque 1.
Transmisor de presión diferencial,
marca Rosemount 3051. Transmite
nivel del tanque 2.
Tubo de vidrio indicador del nivel en el
tanque 1.
Tubo de vidrio indicador del nivel en el
tanque 2.
(1)
TK-006
TK-007
TK-008
P-004
P-005
HV-301A
HV-301B
HV-301C
HV-301D
HV-301E
LT-301A
LT-301B
LG-301A
LG-301B
PLC asignado a la planta.
LC-301
Panel de control.
Cableado.
LK-301
W-003
46
(1)
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
Fuente de voltaje DC.
Pulsador de arranque de la planta.
Pulsador de parada de la planta.
Selector modo manual-automático.
Luz piloto de arranque de la planta.
Luz piloto de apagado de la planta.
Luz piloto de set point de tanque 1.
Luz piloto de set point de tanque 2.
Potenciómetro de ajuste de set point
para control de tanque 1.
Potenciómetro de ajuste de set point
para control de tanque 2.
Cuatro (4) relés.
Diez (10) bornes.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
PS-003
PB-018
PB-019
PB-020
PL-009
PL-010
PL-011
PL-012
VR-002
VR-003
K-016 a
K-019
EC-006
EC-007 y
EC-008
Acople motor-generador –
Control de velocidad
(PLANTA Nº4)
Motor 1.
Motor 2. Actuando como generador
Sensor tipo inductivo. Con codificador
(encoder) rotatorio.
Lazo de velocidad de proceso:
401
PLC asignado a la planta.
SC-401
Panel de control.
Cableado.
Amperímetro análogo, marca Techman
TP670. Indica corriente de armadura
de motor.
Amperímetro análogo, marca Techman
TP670. Indica corriente de armadura
de generador.
Voltímetro análogo, marca EBC SF50.
Indica voltaje de armadura del motor.
Pulsador de arranque de planta.
Pulsador de parada de planta.
Pulsador de parada de emergencia de
planta.
Selector modo manual-automático.
Tres (3) interruptores para selección
de carga.
Luz piloto de arranque de la planta.
Luz piloto de parada de la planta.
Luz piloto de pérdida de campo en el
motor.
Luz piloto de parada de emergencia.
Dos (2) potenciómetros de consigna
de velocidad.
47
SK-301
W-004
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
M-001
M-002
SE-401
(1)
II-401A
II-401B
EI-401
PB-021
PB-022
PB-023
PB-024
PB-025 a
PB-027
PL-013
PL-014
PL-015
PL-016
VR-004 y
VR-005
Fuente de voltaje DC.
Dos (2) conectores, marca
Centronics (uno macho y otro hembra).
Doce (12) bornes.
PS-004
EC-009 y
EC-010
EC-011
Horno de resistencia – Control
de temperatura
(PLANTA Nº5)
Horno de resistencia eléctrica.
Ventilador (extractor).
Transmisor de temperatura.
Termocupla tipo J, con su termopozo.
Lazo de temperatura de
proceso: 501
PLC asignado a la planta.
F-001
FA-001
TT-501
TE-501
TC-501
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
Tanques en serie – Control de
presión
(PLANTA Nº6)
Lazo de presión de proceso:
601
(1)
Panel de control.
Cableado.
Selector modo manual-automático.
Pulsador de arranque de planta.
Pulsador de parada de planta.
Pulsador de arranque de ventilador.
Pulsador de parada de ventilador.
Luz piloto de modo manual.
Luz piloto de modo automático.
Luz piloto de planta encendida.
Luz piloto de ventilador encendido.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
Diez (10) bornes.
Potenciómetro para control manual del
voltaje de la resistencia del horno.
TK-501
W-005
PB-028
PB-029
PB-030
PB-031
PB-032
PL-017
PL-018
PL-019
PL-020
EC-012 y
EC-013
EC-014
Tanque de reserva del compresor.
Tanque de reserva de la planta.
Tanque de depósito 1.
Tanque de depósito 2.
Motor.
Compresor.
Filtro de aire, marca Ingersoll Rand
ARO 125221.
Válvula manual para pruebas en
paralelo con la válvula de control.
Válvula manual de salida de aire del
tanque 1.
Válvula manual de salida de aire del
tanque 2.
Válvula manual de interconexión en
serie.
Válvula manual de salida de aire de
tanque de reserva.
Válvula manual de entrada de aire al
TK-009
TK-010
TK-011
TK-012
M-003
C-001
48
VR-006
AF-001
HV-601A
HV-601B
HV-601C
HV-601D
HV-601E
HV-601F
tanque de reserva.
Válvula proporcional neumática, marca
Foxboro P25.
Regulador de presión, marca Fisher
67AF. Regula alimentación del
convertidor I/P.
Regulador de presión, marca Fisher
67AF. Regula alimentación de los
tanques.
Convertidor I/P, marca VDO 22/06-1S.
Transmisor de presión medida en el
sistema de tanques.
Manómetro de la presión alimentada a
los tanques.
Manómetro de la presión alimentada al
convertidor I/P.
Manómetro de la presión alimentada a
la válvula proporcional neumática.
Manómetro de la presión medida en el
sistema de tanques.
Controlador universal, marca
Honeywell UDC 3000 VERSA-PRO.
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
PCV-601
PSV-601A
PSV-601B
PY-601
PT-601
PI-601A
PI-601B
PI-601C
PI-601D
PIC-601
PLC asignado a la planta.
PC-601
Panel de control.
Cableado.
Pulsador de arranque de planta.
Pulsador de parada de planta.
Pulsador de parada de emergencia de
planta.
Selector modo manual-automático.
Luz piloto de modo manual.
Luz piloto de modo automático.
Luz piloto de set point.
Luz piloto de sistema energizado.
Luz piloto de compresor encendido.
Luz piloto de compresor apagado.
PK-601
W-006
PB-033
PB-034
Tres (3) contactores.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
Fuente de voltaje DC.
Tanque principal de depósito.
Tanque de depósito 1.
Tanque de depósito 2.
Bomba periférica, marca Discover
QB60.
49
(1)
PB-035
PB-036
PL-021
PL-022
PL-023
PL-024
PL-025
PL-026
K-020 a
K-022
EC-015 y
EC-016
PS-005
TK-013
TK-014
TK-015
P-006
Tanques en serie – Control de
nivel
(PLANTA Nº7)
Lazo de nivel de proceso: 701
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
Válvula manual para interconexión en
serie de los tanques 1 y 2.
Válvula manual de tres vías para
controlar la dirección del agua.
Válvula manual para pruebas en
paralelo con la válvula de control.
Válvula manual de desagüe de tanque
1.
Válvula manual de desagüe de tanque
2.
Válvula unidireccional de salida del
agua.
Válvula solenoide, marca Danfoss
AV260.
Interruptor de final de carrera para
sensar nivel del tanque 1.
Interruptor de final de carrera para
sensar nivel del tanque 2.
Interruptor de final de carrera para
alarma de nivel del tanque 1.
Interruptor de final de carrera para
alarma de nivel del tanque 2.
Transmisor de presión diferencial,
marca Rosemount 1151.
Tubo de vidrio indicador del nivel en el
tanque 1.
Tubo de vidrio indicador del nivel en el
tanque 2.
HV-701A
HV-701B
HV-701C
HV-701D
HV-701E
HV-701F
LCV-701
LSH-701A
LSH-701B
LAH-701A
LAH-701B
LIT-701
LG-701A
LG-701B
PLC asignado a la planta.
LC-701
Panel de control.
Cableado.
Pulsador de arranque de planta.
Pulsador de parada de planta.
Selector modo manual-automático.
Luz piloto de set point.
Luz piloto de bomba encendida.
Luz piloto de bomba apagada.
Luz piloto de modo automático.
Luz piloto de modo manual.
Fuente de voltaje DC.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
Ocho (8) bornes.
LK-701
W-007
PB-037
PB-038
PB-039
PL-027
PL-028
PL-029
PL-030
PL-031
K-023 a
K-026
PS-006
EC-017 y
EC-018
EC-019
Cableado.
W-008
Cuatro (4) contactores.
50
(1)
Fuente de voltaje DC.
Sistema de semáforos
Cableado y equipamiento
eléctrico en panel y dentro del
mismo
Treinta y tres (33) luces LED pilotos.
Cinco (5) pulsadores
Tres (3) interruptores
Cuatro (4) contactores.
Ciento noventa (190) borneras.
Dos (2) conectores, marca Centronics
(uno macho y otro hembra).
PS-007
PL-032 a
PL-064
PB-040 a
PB-044
PB-045 a
PB-047
K-027 a
K-030
EC-020
EC-021 y
EC-022
Diez (10) computadores personales.
PC-001 a
(incluye software, hardware y
PC-010
cableado)
Seis (6) PLC´s, marca Siemens S7200. Dos (2) PLC´s, marca Siemens
PLC-001 a
S7-300. Y Un (1) PLC, marca ABB ACPLC-009
(3)
800M.
(incluye panel y cableado)
SCADA central y demás
HMI, marca Siemens SIMATIC PANEL
equipos
Touch.
HMI-001
(incluye cableado)
Televisor FullHD LED, marca LG.
TV-001
Seis (6) motores de inducción
M-004 a
trifásicos, marca Siemens 1LA7 071M-009
4YA60.
Seis (6) variadores de velocidad,
VSD-001 a
marca MicroMaster 420.
VSD-006
Tabla 3.2. Etiquetado de la instrumentación y equipos del laboratorio de Control
Automático de la UTB (Fuente: autores).
A continuación se muestran las notas aclarativas de la tabla anterior:
(1) Esta etiqueta solo hace alusión a la función que realiza el PLC asignado a la planta, y
por lo tanto solo se utiliza en el P&ID. Para la verdadera etiqueta de los PLC’s, véase la
nota (3) en la tabla.
(2) Las dos o tres etiquetas que se poseen en este caso, se refieren al mismo
instrumento, equipo, o función. Eso es porque dicho instrumento, equipo, o función se
encuentra en diferentes lazos de control dentro del mismo diagrama P&ID.
51
3.3. DIAGRAMAS P&ID DE LAS PLANTAS PILOTOS.
Teniendo en cuenta la identificación y etiquetamiento realizada para toda la
instrumentación y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB, se diseñaron
los diagramas P&ID (diseñados en AutoCAD P&ID 2010) según la norma ISA S5.1 para
cada una de las plantas pilotos. Véase el anexo C.
3.4. CONCLUSIONES.
Las reglas diseñadas en base a la norma ISA S5.1 para el etiquetado de la
instrumentación y equipos, la asignación de una etiqueta o código a los mismos, además
de los diseños de los diagramas P&ID para cada una de las plantas pilotos, permitió
instaurar un sistema uniforme de denominación de la instrumentación y equipos del
laboratorio de Control Automático de la UTB.
52
4. PLAN DE MANTENIMIENTO
4.1. INTRODUCCIÓN.
En este capítulo se hará una descripción detallada de los objetivos, alcance, tipos de
actividades, programación de dichas actividades, recursos, control, seguimiento y
metodología de ejecución del plan de mantenimiento diseñado. De tal manera que queda
constituida su organización y planificación. También, se describirán de forma generalizada
los procedimientos de mantenimiento preventivo y correctivo para cada uno de los grupos
de instrumentos y equipos en base a su funcionalidad y características similares.
4.2. DESCRIPCIÓN DEL PLAN DE MANTENIMIENTO.
A continuación se describe toda la planificación, organización, control y ejecución
requeridos para lograr la efectividad en el funcionamiento de la instrumentación y equipos
del laboratorio de Control Automático de la UTB:
4.2.1. Organización y planificación del mantenimiento.
Objetivos:



Contar con un modelo o base de referencia para la planificación, organización,
control y ejecución del mantenimiento requerido en las plantas pilotos y equipos
del laboratorio.
Tener una guía generalizada de los procedimientos que permitan asegurar la
funcionalidad temporal y mantener en perfectas condiciones de operatividad las
plantas pilotos y equipos del laboratorio.
Aplicar las mejores prácticas en mantenimiento de instrumentación y equipos
industriales recomendadas por la ISA.
Alcance:


Este plan solo detalla primordialmente procedimientos generalizados de
mantenimiento del tipo eléctrico, electrónico y de instrumentación. Aunque dada la
naturaleza de las plantas pilotos, se detallan superficialmente algunos
procedimientos de mantenimiento mecánico.
En este plan únicamente se desarrollan tareas de mantenimiento correctivo y
preventivo, en base a instrucciones de los fabricantes y las mejores prácticas
53


recomendadas por la ISA. Dado que este es desarrollado para unos equipos y
plantas pilotos de un laboratorio universitario, que por ende es solo un servicio
educativo para realizar pruebas teórico-experimentales y simulaciones de control
de procesos reales de la industria. Por lo tanto, no es necesario cumplir
requerimientos de un plan de mantenimiento complejo, como los que se presentan
en condiciones reales típicas de la industria (por ejemplo, necesidad de producción
ininterrumpida, entre otros).
Los trabajos de mantenimiento expresados en este plan son exclusivamente de
nivel I y II (véase ítem 2.3.2).
La instrumentación y equipos del laboratorio dentro del alcance del plan son los
que se encuentran plasmados en la tabla 3.2. Para este plan, se utiliza la
codificación para la instrumentación y equipos expresada en la misma tabla.
Tipos de actividades de mantenimiento: dentro de este plan se definen los tres tipos
siguientes de trabajos o actividades de mantenimiento:
Trabajo tipo I: son actividades sencillas de mantenimiento, básicamente son tareas de
mantenimiento preventivo nivel I, aunque es posible realizar tareas de nivel II dentro de
este tipo de actividades. Garantizan la operación permanente y previenen daños.
Prácticamente se hacen mediante la observación directa del operador o técnico (con
conocimiento básico del equipo o sistema). Su duración no sobrepasa normalmente un
día (24 horas). Entre las actividades se encuentran:
-Limpiezas externas.
-Inspecciones y pruebas externas básicas.
-Calibración básica.
-Verificación de parámetros de servicio.
Trabajo tipo II: son actividades complejas de mantenimiento, básicamente son tareas de
mantenimiento preventivo y correctivo nivel II, aunque es posible realizar tareas de nivel
superior dentro de este tipo de actividades. Garantizan la operación permanente,
funcionalidad temporal, prevención y corrección de daños. Se realizan mediante las
indicaciones de los fabricantes y alta experiencia del operador o técnico (con
conocimiento avanzado del equipo o sistema). Su duración no sobrepasa el mes (30
días). Normalmente implican paradas de la planta o de alguno de sus componentes
principales. Entre las actividades se encuentran:
-Limpiezas externas e internas.
-Inspecciones y pruebas externas e internas.
-Calibración especializada.
-Verificación y corrección de parámetros de servicio.
54
Trabajo tipo III: son actividades imprevistas de mantenimiento, básicamente son tareas de
mantenimiento correctivo nivel II, aunque es posible realizar tareas de nivel superior
dentro de este tipo de actividades. Se realizan mediante las indicaciones de los
fabricantes y alta experiencia del operador o técnico (con conocimiento avanzado del
equipo o sistema). Su duración y programación es indefinida e imposible respectivamente
dada su misma naturaleza.
Programación de actividades de mantenimiento:



Se deben realizar trabajos tipo I a todas las plantas pilotos y equipos del
laboratorio, cada dos semanas, los días sábados, desde la 7:00 a.m. a 4:00 p.m.
Dado que este día, entre esas horas, son días de mínimo uso en el laboratorio. Si
se presenta el caso de no disponibilidad para el mantenimiento ese día, se debe
reprogramar el trabajo para la fecha más cercana posible.
Se deben realizar trabajos tipo II a todas las plantas pilotos y equipos del
laboratorio semestralmente (cada final de semestre académico), no se debe tardar
más de un mes y medio (45 días) en la realización de este, trabajando desde las
7:00 a.m. a 4:00 p.m. Dado que para dicha época, en que los estudiantes están en
periodo vacaciones, son días de mínimo (incluso nulo) uso en el laboratorio. Si se
presenta el caso de no disponibilidad para el mantenimiento para esa época, se
debe reprogramar el trabajo para la fecha más cercana posible.
Para el caso de trabajos tipo III, en el caso de que se requieran, se deben
programar para la fecha más cercana posible, y en los horarios libres de uso en el
laboratorio.
Recursos:
Recursos materiales:
 Multímetros digitales.
 Osciloscopios.
 Kit de limpieza general (cepillo, brocha suave, espuma limpiadora, alcohol
isopropilico, paños, blower).
 Kit de herramientas básico (destornilladores, llaves, pinzas, cinta aislante, cautín,
soldadura).
 Kit de calibración (fuente de milivoltios y miliamperios, medidores de milivoltios y
miliamperios, comparador de presión con conexión de patrón y bombas portables
de hasta 20 psi, fuente de presión de hasta 20 psi).
 Computador personal (PC).
 Impresora.
 Manuales y repuestos dados por el fabricante de la instrumentación y equipos del
laboratorio.
55
Recursos humanos:
 Auxiliar del laboratorio. En lo posible con estudios técnicos y alta experiencia en
electricidad y electrónica. Será el encargado de realizar los trabajos de tipo I.
 Personal de mantenimiento de la UTB o contratado. En lo posible con estudios
técnicos y alta experiencia en electricidad y electrónica. Serán los encargados de
realizar los trabajos de tipo II.
 Ingeniero docente del programa de Ingenierías Eléctrica y Electrónica. Será el
encargado de supervisar la realización de los trabajos de mantenimiento en el
laboratorio.
 Ingeniero director del programa de Ingenierías Eléctrica y Electrónica. Será el
encargado de dar el aval para la realización de los trabajos de mantenimiento en el
laboratorio.
4.2.2. Control y seguimiento del mantenimiento. El control y seguimiento del
mantenimiento realizado en el laboratorio se realizara con ayuda de lo siguiente:
Orden de trabajo de mantenimiento: es una ficha donde se especifican los cambios,
reparaciones, entre otros, que serán realizadas a un equipo o sistema. Véase anexo B.
Información histórica de mantenimiento: es un documento donde se recopila los apuntes y
registros de trabajos de mantenimiento realizados. Esto permite realimentación y
evaluación de la gestión del mantenimiento. Véase anexo B.
Tarjeta técnica e historial de equipo/instrumento: contiene los datos básicos del equipo, se
obtienen de los manuales de los fabricantes y de los datos de placa, permiten mantener
un kardex centralizado de rápida consulta. También, se registran las actividades más
importantes de mantenimiento, las modificaciones, alteraciones y reparaciones que se le
realicen al componente o parte del mismo. Su utilización adecuada permite la obtención
de información importante sobre fallas repetitivas, mantenimientos importantes, detalles
relevantes sobre el funcionamiento. Véase anexo B.
4.2.3. Metodología de ejecución del mantenimiento. La metodología a llevar a cabo
para realizar un procedimiento de mantenimiento en el laboratorio es la siguiente:
1. En la fecha de programación correspondiente (para trabajos tipo I y II,) o cuando
se presenta una falla (para trabajos tipo III), el auxiliar del laboratorio (o el personal
de mantenimiento) debe reclamar y llenar una orden de trabajo. Luego reportarla
en la dirección de programa de Ingenierías Eléctrica y Electrónica.
2. El ingeniero director del programa de Ingenierías Eléctrica y Electrónica debe
solicitar la orden de trabajo respectiva y estudiar su aprobación. Solo así se
podrán iniciar las labores de mantenimiento respectivo.
56
3. Recopilar y analizar toda la información pasada sobre mantenimientos realizados a
la instrumentación o equipo en cuestión. Dicha información plasmada en el
documento de información histórica del mantenimiento y tarjetas de datos e
historial de equipos. Todo esto, con el fin de analizar la posible o urgente falla.
Esta etapa es solo obligatoria para trabajos del tipo II y III, y opcional para trabajos
del tipo I.
4. Realizar el trabajo de mantenimiento respectivo.
5. Actualizar el documento de información histórica del mantenimiento y tarjetas de
datos e historial de equipos, mediante el registro en ellos de todo el análisis y
procedimientos hechos en el trabajo de mantenimiento a la instrumentación o
equipos respectivos.
4.3. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO.
A continuación se detallan procedimientos generalizados de mantenimiento para la
instrumentación y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB. La descripción
de las tareas a realizar se hace por grupos de dichos instrumentos y equipos en base a
su funcionalidad.
Es importante anotar que los procedimientos generalizados de mantenimiento detallados
corresponden únicamente a trabajos tipo I y II (limpieza externa e interna, inspección
externa e interna, verificación y corrección de parámetros de servicio). Si se desea
conocer procedimientos específicos para la remoción, mantenimiento, calibración e
instalación de los equipos e instrumentos, diríjase a las manuales que los fabricantes
entregan de los mismos.
4.3.1. Transmisor de temperatura y termocuplas.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior del transmisor y la
termocupla (incluyendo su termopozo).
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en el transmisor, termocupla
(incluyendo su termopozo) y tubería de impulso (capilar).
 Examinar que las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
 Inspeccionar que los niveles de alimentación eléctrica sean los apropiados.
 Comprobar que el transmisor este operando correctamente.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
57
SÍNTOMA
Salida nula.
Salida muy baja sin importar el valor de
entrada.
La unidad no puede ser ajustada para
corregir el span.
Salida por encima de la escala sin
importar la entrada.
Corriente excesiva (>30mA).
Salida errática (inestable).
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Chequear por algún circuito abierto en el
lazo.
Examinar que las conexiones no estén en
polaridad inversa.
Verificar que no existan conectores
defectuosos o sucios.
Inspeccionar que la electrónica interna no
esté defectuosa o sucia.
Chequear por entradas abiertas o en corto
circuito.
Examinar que la entrada no esté con
polaridad inversa.
Verificar que el elemento de ajuste de cero
no esté abierto.
Inspeccionar que la electrónica interna no
esté defectuosa o sucia.
Chequear que el rango deseado no esté
fuera de la capacidad de la unidad.
Examinar que la alimentación eléctrica no
sea muy baja en los terminales del
transmisor.
Verificar que el elemento de ajuste de cero
no esté defectuoso.
Inspeccionar que la electrónica interna no
está defectuosa.
Chequear que el elemento sensor no esté
abierto.
Examinar que los conectores no estén
defectuosos o sucios.
Inspeccionar que la electrónica interna no
está defectuosa.
Chequear que no exista un corto circuito en
la salida.
Examinar que la salida no esté conectada a
los terminales del sensor.
Chequear por conexiones flojas.
Examinar que no existan tierras múltiples y
que haya una puesta a tierra efectiva.
Verificar que la fuente de alimentación no
sea ruidosa.
Inspeccionar que el sensor no sea ruidoso.
58
Comprobar que la electrónica interna no
está defectuosa.
Tabla 4.1. Troubleshooting para transmisor de temperatura (Tomado de [Goettsche, 2005]
y [Honeywell, 1999]).
4.3.2. Transmisor de caudal electromagnético.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior del transmisor y el
sensor (bobinas y electrodos).
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en el transmisor y sensor
(bobinas y electrodos).
 Examinar que todas las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni
corroídas.
 Verificar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
 Inspeccionar que los niveles de alimentación eléctrica sean los apropiados.
 Comprobar que el transmisor este operando correctamente.
Específicamente para el caso del sensor electromagnético (bobinas y electrodos):
 Chequear continuidad en la bobina y efectivo aislamiento de la misma.
 Examinar que los electrodos no estén en cortocircuito con algún otro elemento.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
SÍNTOMA
El sensor no parece
funcionar.
POSIBLE SITIO O
CAUSA DE FALLA
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Aislar la conexión defectuosa.
Desconectar la alimentación
eléctrica del transmisor.
Desconectar la bobina de su
respectivo conector.
Medir la resistencia de la
bobina usando la escala de
más baja resistencia. Si la
lectura es menor de 2Ω, la
bobina esta en cortocircuito.
Si la lectura es mayor de 18Ω,
la bobina esta en circuito
abierto.
Desconectar la alimentación
del transmisor.
Conectores.
Bobina.
59
El valor de flujo indicado
no es el esperado.
Salida errática (inestable).
Una señal está siendo
accidentalmente
aterrizada o está abierta.
Puesta a tierra
inapropiada.
60
Desconectar los electrodos de
su respectivo conector.
Medir la resistencia de cada
electrodo respecto a tierra. Si
la lectura es menor que 100
kΩ, esto indica un posible
cortocircuito en el electrodo.
Si la lectura es un valor alto
en la escala de MΩ, esto
indica un electrodo recubierto
de algún material, mal puesta
a tierra, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Asegurar que el
apantallamiento del electrodo
y la bobina está conectado a
la tubería y al transmisor.
Desconectar la alimentación
del transmisor.
Desconectar los electrodos de
su respectivo conector.
Medir la resistencia de cada
electrodo respecto a tierra. Si
la lectura es menor que 100
kΩ, esto indica un posible
cortocircuito en el electrodo.
Si la lectura es un valor alto
en la escala de MΩ, esto
indica un electrodo recubierto
de algún material, mal puesta
a tierra, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Medir la resistencia entre los
electrodos. Si la lectura esta
fuera del rango de un valor
bajo a un valor medio en la
escala de kΩ, esto indica un
electrodo recubierto de algún
Conexiones invertidas.
Detección de flujo en
reversa.
El valor de flujo indicado
por el transmisor es nulo.
La dirección del flujo de
proceso es opuesta a la
forma de instalación del
sensor.
Las válvulas,
posicionadores o
actuadores del proceso
no están apropiadamente
ajustadas.
61
material, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Reconectar los terminales
correctamente.
Invertir la polaridad de los
electrodos, para que no exista
la necesidad de modificar el
proceso.
Conectar la alimentación y
todos los cables como es
correcto.
Realizar mediciones a la
salida del transmisor para
encontrar una lectura
defectuosa.
Determinar si la tubería y el
cableado tienen alguna falla.
Medir la tensión eléctrica
entre cada electrodo respecto
a tierra y entre cada electrodo.
Si la lectura es menor de
0.1VDC, esto indica un
electrodo en cortocircuito. Si
la lectura es mayor de 4VDC,
esto indica un electrodo
recubierto de algún material,
mal puesta a tierra, proceso
no conductivo, o que el
electrodo no está en contacto
con el proceso.
Desconectar la alimentación
del transmisor.
Desconectar los electrodos de
su respectivo conector.
Medir la resistencia de cada
electrodo respecto a tierra. Si
la lectura es menor que 100
kΩ, esto indica un posible
cortocircuito en el electrodo.
Si la lectura es un valor alto
en la escala de MΩ, esto
indica un electrodo recubierto
de algún material, mal puesta
a tierra, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Medir la resistencia entre los
electrodos. Si la lectura esta
fuera del rango de un valor
bajo a un valor medio en la
escala de kΩ, esto indica un
electrodo recubierto de algún
material, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Desconectar la alimentación
del transmisor.
Desconectar los electrodos de
su respectivo conector.
Medir la resistencia entre los
electrodos. Si la lectura esta
Conductividad insuficiente
fuera del rango de un valor
Fluido de proceso.
del fluido de proceso.
bajo a un valor medio en la
escala de kΩ, esto indica un
electrodo recubierto de algún
material, proceso no
conductivo, o que el electrodo
no está en contacto con el
proceso.
Tabla 4.2. Troubleshooting para transmisor de caudal electromagnético (Tomado de
[Goettsche, 2005] y [Burkert, 2009]).
4.3.3. Transmisor de presión y presión diferencial (nivel).
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior del transmisor y la
tubería de impulso (capilar).
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en el transmisor y la tubería
de impulso (capilar).
 Examinar que las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni corroídas.
62






Verificar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
Comprobar que los niveles de alimentación eléctrica sean los apropiados.
Chequear que el transmisor este operando correctamente.
Chequear que las conexiones del instrumento al proceso no tengan fugas.
Verificar el rango del transmisor y densidad del fluido de proceso bajo las
condiciones actuales. Muchos de los problemas son el resultado de cambiar el
fluido de proceso que se está midiendo, y no cambiar el rango del transmisor, con
el fin de compensar por un fluido de proceso con densidad o gravedad específica
diferente [Goettsche, 2005].
Abrir el desagüe o respiradero del transmisor para purgar cualquier aire atrapado o
material que podría estar causando que el transmisor no responda a cambios del
fluido de proceso, inocuo y de baja presión [Goettsche, 2005].
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
SÍNTOMA
POSIBLE SITIO O
CAUSA DE FALLA
Elemento primario.
Salida alta (> 20mA).
Tubería de impulso
(tubería capilar)
Electrónica interna.
Fuente de alimentación.
Cableado.
63
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Chequear obstáculos y
defectos en el elemento
primario.
Examinar fugas u
obstrucciones.
Verificar gases atrapados en
tuberías con líquidos, y/o
líquidos en tuberías con gas.
Inspeccionar que la densidad
del fluido en la tubería de
impulso sea la apropiada.
Comprobar acumulación de
sedimentos en la conexión de
la tubería de impulso con el
proceso.
Encontrar la tarjeta o
elemento de circuito
defectuoso, y reemplazarlo.
Chequear salida de la fuente
de alimentación.
Chequear que las tensiones
eléctricas hacia el trasmisor
sean las adecuadas.
Examinar por cortocircuitos,
Salida errática (inestable).
Dinámica del fluido de
proceso.
Tubería de impulso
(tubería capilar).
Conexiones electrónicas.
Electrónica interna.
Elemento primario.
Cableado.
Salida baja (< 4mA) o nula.
Tubería de impulso
(tubería capilar).
64
circuitos abiertos y tierras
múltiples.
Ajustar elemento de
amortiguación electrónico.
Verificar gases atrapados en
tuberías con líquidos, y/o
líquidos en tuberías con gas.
Inspeccionar cortocircuitos y
circuitos abiertos.
Asegurarse que los
conectores estén limpios y
chequear las conexiones del
sensor.
Encontrar la tarjeta o
elemento de circuito
defectuoso, y reemplazarlo.
Chequear la instalación y
condición del elemento
primario.
Notar algún cambio en las
propiedades del fluido de
proceso que podrían afectar
la salida.
Chequear que las tensiones
eléctricas hacia el trasmisor
sean las adecuadas.
Examinar cortocircuitos,
circuitos abiertos y tierras
múltiples.
Verificar polaridad de las
conexiones.
Inspeccionar impedancia del
lazo.
Chequear gases atrapados en
tuberías con líquidos, y/o
líquidos en tuberías con gas.
Examinar que las conexiones
de presión sean correctas.
Verificar fugas u
obstrucciones.
Comprobar acumulación de
sedimentos en la conexión de
la tubería de impulso con el
proceso.
Inspeccionar que la densidad
del fluido en la tubería de
impulso sea la apropiada.
Chequear cortocircuitos y
circuitos abiertos.
Asegurarse que los
Conexiones electrónicas.
conectores estén limpios y
chequear las conexiones del
sensor.
Examinar que los ajustes de
calibración estén dentro del
rango apropiado.
Encontrar la tarjeta o
Electrónica interna.
elemento de circuito
defectuoso, y reemplazarlo.
Tabla 4.3. Troubleshooting para transmisor de presión y presión diferencial (Tomado de
[Goettsche, 2005] y [Rosemount, 2008]).
4.3.4. Válvulas, reguladores y convertidor I/P.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de las válvulas,
reguladores y el convertidor I/P.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en las válvulas, reguladores y
el convertidor I/P.
 Examinar que las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar que las válvulas, reguladores y el convertidor I/P estén operando
correctamente.
Específicamente para el caso de válvulas solenoides y convertidor I/P:
 Verificar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
 Comprobar que los niveles de alimentación eléctrica sean los apropiados.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
A continuación algunos tips de mantenimiento para válvulas de control neumáticas,
tomados de [Goettsche, 2005]:
65



Para comprobar que los componentes de una válvula de este tipo estén
funcionando correctamente, realizar el siguiente chequeo operacional (el siguiente
es el caso de una válvula con actuador neumático de 3 a 15 psi, aire para abrir):
1. Se aplican 3 psi al actuador de la válvula, la válvula debe estar totalmente
cerrada. Si no, se le hace un ajuste mecánico al vástago de la válvula
hasta que quede totalmente asentada.
2. Se aplican 15 psi al actuador de la válvula, la válvula debe estar totalmente
abierta. Si no, la tensión del resorte montado directamente en el actuador
se reduce hasta que la válvula este totalmente abierta.
3. Estos procedimientos se repiten hasta que, con un cambio en la presión de
aire de 3 a 15 psi, el viaje de la válvula sea correcto.
Si dicha válvula exhibe una banda muerta con gran histéresis, el uso de un
posicionador corregirá todas las inexactitudes sin considerar la dirección de
cambio de la señal actuante.
Es importante también, que el vástago de la válvula este expuesto a tan poca
fricción como sea posible, para permitir lo anterior dicho vástago se debe pulir
frecuentemente.
A continuación algunos tips de mantenimiento para válvulas manuales (tipo globo, bola,
tres vías y unidireccional) y reguladores, tomados de [Goettsche, 2005]:
 Cambio de empaquetadura para evitar fugas: asegurarse de que la válvula se
encuentre totalmente abierta. Levantar la prensa estopa y retirar la empaquetadura
sin dañar el vástago. Colocar nuevos anillos de empaquetadura. Colocar la prensa
estopa y ajustar las tuercas en forma balanceada de manera que el mismo quede
alineado con el vástago sin rozarlo. Prever que la prensa estopa tome una
profundidad aproximada a un anillo de empaquetadura.
 Lubricación de buje roscado y rosca del vástago.
 Cuando se vaya a abrir una válvula de los tipos mencionados, quitar el tapón
sellador - si lo tiene - y aflojar la tuerca opresora. Enseguida, limpiar el vástago
antes de girarlo. Para abrir ligeramente el vástago, es preferible hacerlo con una
llave fija, esto con el fin de que la válvula pueda cerrarse rápidamente, en caso de
ser necesario. Apretar la tuerca opresora y colocar el tapón. Asegúrese que el
vástago de la válvula esté limpio, antes de girarlo hacia adentro. Siempre limpie y
lubrique un vástago antes de girarlo.
 Los vástagos tienden a oxidarse, y un vástago de válvula sucio, rayado u oxidado,
arruinará el empaque de la válvula. Una buena manera de reducir esta corrosión,
especialmente en lugares húmedos, es llenar el cuerpo de la válvula con aceite
limpio y seco para refrigeración, antes de reemplazar el tapón cada que se usa la
válvula.
A continuación se muestra una guía para solucionar problemas en válvulas de control
neumáticas, válvulas manuales y reguladores:
66
PROBLEMA
SÍNTOMA
Sub-dimensionamiento.
Alimentación insuficiente
para los requerimientos de la
carga.
Sobredimensionamiento.
La válvula siempre está casi
cerrada y presenta
oscilaciones durante las
condiciones de operación
normal.
Bordes de la válvula
consumidos por el fluido de
proceso.
Corrosión.
Cuerpo de la válvula atacado
por el fluido de proceso.
Característica errónea
de la válvula.
Control dificultoso.
Tipo erróneo de válvula.
Partes de la válvula dañada.
Control pobre.
Material erróneo para las
condiciones de proceso.
Partes de la válvula dañada.
Erosión.
Cavitación.
Material abrasivo en los
bordes y cuerpo de la
válvula.
El flujo dentro de la válvula
presenta un sonido como si
llevara grava.
67
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
Chequear por instalación
incorrecta de la válvula.
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
No tener en cuenta muchos
factores probables dentro de
los cálculos.
Chequear por instalación
incorrecta de la válvula.
Examinar que los bordes de
la válvula sean compatibles
con el medio de proceso
bajo las condiciones de
operación, particularmente la
temperatura.
Verificar que materiales
exteriores no estén
contaminando el medio de
proceso.
Inspeccionar que el fluido de
velocidad alta no remueva
las barreras de protección.
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
Obtener más conocimiento
del proceso para realizar
cálculos exactos.
Chequear por una gran
caída de presión que este
siendo absorbida.
El borde de la válvula parece
cincelado.
Juntura incorrecta.
Instalación inapropiada
en la tubería.
Ensamblado incorrecto
de la válvula.
Fugas en el cuerpo de la
válvula.
Pernos mal roscados.
Partes incorrectas o
faltantes.
Viaje del vástago incorrecto.
Suciedad.
Grietas.
Fugas en el actuador.
Contaminantes del aire
causando deterioro.
Fricción e histéresis.
Respuesta pobre de la
válvula.
Control pobre.
El flujo no incrementa con el
aumento de presión aguas
arriba de la válvula (caso de
gases y vapores).
Flujo obstruido.
Bajo flujo (caso de líquidos).
68
Comprobar que la válvula no
esté en modo apagado
sometida a alta presión.
Chequear por instalación
incorrecta de la válvula.
Examinar problemas en las
junturas.
Verificar tubería soportada
inapropiadamente.
Inspeccionar resorte
defectuoso.
Comprobar que la vida útil
de la válvula no esté
vencida.
Chequear ensamblado
pobre.
Comprobar que la vida útil
de la válvula no esté
vencida.
Chequear por
acondicionamiento y filtrado
inapropiado.
Examinar algún sobreapretamiento del cuerpo de
la válvula.
Verificar si la lubricación es
insuficiente.
Inspeccionar si existe mucha
caída de presión por el
tamaño de la válvula.
Comprobar emplazamiento
incorrecto de la válvula.
Chequear por topes
mecánicos incorrectamente
determinados.
Examinar algún
revestimiento suelto
presentado en la abertura de
la válvula.
Verificar que no haya
bloqueos en la línea de
proceso.
Inspeccionar que el flujo no
Fatiga.
Vástago fracturado.
sea de alta velocidad.
Tabla 4.4. Troubleshooting para válvula de control neumática, válvulas manuales y
reguladores (Tomado de [Goettsche, 2005]).
A continuación se muestra una guía para solucionar problemas en válvulas solenoides:
SÍNTOMA
POSIBLE SITIO O CAUSA
DE FALLA
Falta de tensión eléctrica en
la bobina.
Tensión eléctrica incorrecta.
Bobina quemada.
La válvula no se abre.
Caída de presión diferencial
demasiado alta.
Caída de presión diferencial
demasiado baja.
Armadura dañada y
curvada.
Impurezas en la membrana,
embolo, asiento o
armadura.
Corrosión, cavidades.
Caída de presión diferencial
muy baja.
69
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Asegurarse que los
conectores no estén sucios,
flojos o corroídos.
Chequear cableado de
alimentación.
Medir la tensión eléctrica de
alimentación de la bobina. Y
chequear que la variación
de alimentación no supere
la permisible (15%).
Véase síntoma: “bobina
quemada”.
Intentar reducir la presión
diferencial, disminuyendo la
presión de entrada a la
válvula.
Si con lo anterior se alteran
los requerimientos de
proceso, sustituir por una
válvula adecuada.
Revisar la membrana y/o
los aros del embolo, y
cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Sustituir por una válvula
adecuada.
Cambiar los componentes
defectuosos.
Cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Limpiar internamente la
válvula.
Revisar la membrana y/o
los aros del embolo, y
cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Sustituir por una válvula
La válvula se abre
parcialmente.
Armadura dañada y
curvada.
Impurezas en la membrana,
embolo, asiento o
armadura.
Corrosión, cavidades.
Todavía hay tensión
eléctrica en la bobina.
El husillo de apertura
manual no funciona.
La válvula no se abre / se
abre parcialmente.
Flujo de proceso pulsante.
Caída de presión diferencial
muy alta en posición
abierta.
La presión de salida es a
veces superior a la presión
de entrada.
Armadura dañada y
curvada.
Impurezas en la membrana,
embolo, asiento o
armadura.
Montaje de la membrana o
de la placa de soporte
incorrecto.
Corrosión.
Ruido de frecuencia
(zumbido).
Golpes de líquido cuando la
válvula abre o cierra.
La válvula emite ruidos.
Flujo de proceso pulsante.
Caída de presión diferencial
muy alta en posición
abierta.
Tensión eléctrica incorrecta.
70
adecuada.
Cambiar los componentes
defectuosos.
Cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Limpiar internamente la
válvula.
Medir la tensión eléctrica de
alimentación de la bobina. Y
chequear que esta sea nula.
Chequear la posición del
husillo.
Examinar presiones y
condiciones de flujo de
proceso.
Inspeccionar la instalación
de la válvula en busca de
errores.
Sustituir por una válvula
adecuada.
Cambiar los componentes
defectuosos.
Cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Limpiar internamente la
válvula.
La válvula solenoide no es
la causa. Verificar
conexionado eléctrico y
tensión de alimentación.
Inspeccionar instalación
apropiada de la válvula.
Examinar presiones y
condiciones de flujo de
proceso.
Chequear la instalación de
la válvula en busca de
errores.
Sustituir por una válvula
adecuada.
Medir la tensión eléctrica de
alimentación de la bobina. Y
chequear que la variación
de alimentación no supere
la permisible (15%).
Cortocircuito en la bobina.
Chequear que no existan
lugares o partes húmedas
dentro y cerca de la bobina.
Inspeccionar la instalación
eléctrica y el cableado en
busca de daños.
Cambiar la bobina.
Armadura dañada y
curvada.
Impurezas en la membrana,
embolo, asiento o
armadura.
Montaje de la membrana o
de la placa de soporte
incorrecto.
Cambiar los componentes
defectuosos.
Cambiar las diferentes
empaquetaduras.
Limpiar internamente la
válvula.
Bobina quemada (bobina
fría con tensión eléctrica).
Aumentar la ventilación
alrededor de la válvula y la
Temperatura del medio de
bobina.
proceso demasiado alta.
Verificar por posible cambio
Temperatura ambiente
de lugar para la válvula.
demasiado alta.
Sustituir por una válvula
adecuada.
Tabla 4.5. Troubleshooting para válvulas solenoides (Tomado de [Danfoss, 2005]).
A continuación algunos tips de mantenimiento para el convertidor I/P, tomados de
[Goettsche, 2005]:
 Chequear que la alimentación de aire sea al menos 3 psi por encima de la salida
requerida en el dispositivo.
 Abrir ligeramente el drenaje de aire y examinar que la alimentación de aire este
seca y libre de grasa. Si no es así, purgar el aire hasta que este seco.
 Abrir el transductor y limpiar el orificio piloto y el sistema tobera-obturador de
cualquier acumulación de sucio y/o grasa.
 Verificar que cualquier abertura externa este limpia y ventilada apropiadamente.
4.3.5. Indicadores y medidores.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de los indicadores
y medidores.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en los indicadores y
medidores.
 Examinar que las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar que los indicadores y medidores estén operando correctamente.
71
[Goettsche, 2005] Específicamente para el caso de manómetros:
 Purgar el tubo de conexión entre el proceso y el manómetro.
 Evitar que se atasque condensado y polvo en el tubo de conexión.
 Chequear que no se esté sometiendo al instrumento a presiones mayores que la
sobrecarga admisible.
[Goettsche, 2005] Específicamente para el caso de voltímetros y amperímetros:
 Verificar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
 Si es necesario, calibrar el instrumento con el uso de los tornillos de cero y span
respectivamente.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores para los manómetros,
entonces proceder con las tareas expuestas a continuación. Los siguientes son
básicamente trabajos tipo II:
Según [WEISZ, 2004], si el instrumento se descalibra, se puede proceder a la calibración
siguiendo las pautas que se enumeran a continuación:
1. Instalar el manómetro en la balanza manométrica o en la bomba de pruebas, en
este caso el patrón utilizado deberá ser por lo menos dos clases (precisión)
superior al manómetro a verificar.
2. Efectuar las lecturas sometiendo a presión a ambos instrumentos (patrón y
manómetro), en puntos igualmente espaciados en forma creciente y decreciente.
El número de lecturas a realizar, en función de la clase, se muestra en la tabla
siguiente:
Tabla 4.6. Numero de lecturas de calibración en función de la clase de manómetro
(Tomado de [WEISZ, 2004]).
Una vez efectuadas las lecturas indicadas se puede presentar lo siguiente:
El manómetro presenta una diferencia constante sobre toda la extensión de la graduación.
Para corregir este error del manómetro verificado bastará con hacer una corrección en la
posición de la aguja y se procederá de la siguiente manera:
72
1. Quitar el manómetro de la bomba de prueba y apoyarlo sobre una superficie plana
horizontal.
2. Extraer el aro y el visor del aparato desenroscado.
3. Colocar nuevamente el instrumento en la bomba de pruebas.
4. Regular la presión de la bomba hasta alcanzar la mitad de la escala del
manómetro ensayado.
5. Posicionar la aguja en el valor correcto de la escala sosteniendo esta con los
dedos y colocando un destornillador en la ranura del buje para girarlo en sentido
contrario al que se desee que corra la aguja. Repítase este procedimiento hasta
que la aguja liberada marque sobre la escala el valor real de la presión a que está
sometido el sistema.
6. Verificar nuevamente el manómetro en toda la escala de acuerdo a la tabla 4.6.
7. Colocarle nuevamente al manómetro el aro y el visor una vez que se haya extraído
el manómetro de la bomba de pruebas.
8. Proceder a verificar nuevamente la calibración del manómetro en la bomba de
pruebas a fin de comprobar el correcto funcionamiento del mismo una vez armado.
El manómetro ensayado indica una presión marcadamente mayor a la que está sometido
y el error aumenta al incrementarse la presión de prueba. En este caso debe procederse
de la siguiente manera:
1. Quitar el manómetro de la bomba de prueba y apoyarlo sobre una superficie plana
horizontal.
2. Extraer el aro y el visor del aparato desenroscado.
3. Extraer la unidad manométrica de su alojamiento.
4. Verificar los tornillos de ajuste de la biela del mecanismo. Si estos están flojos
deberá ajustárselos. Si los tornillos mencionados están ajustados es posible que el
tubo Bourdón esté vencido, en ese caso deberá reemplazarse el manómetro
completo.
Las indicaciones del instrumento verificado son variables a lo largo de la graduación, la
aguja se mueve dando saltos. Es posible también que algunas piezas del mecanismo
tengan juego, y/o los dientes del piñón estén gastados o tal vez el resorte en espiral este
roto o estropeado. En tal caso habrá que cambiar el mecanismo y efectuar un ajuste
completo del aparato. Es necesario hacer dos ajustes diferentes, ajuste de span de la
aguja y de linealidad de la lectura:
1. Desarmar el manómetro.
2. Verificar y eventualmente ajustar los tornillos que vinculan al tubo Bourdón con el
mecanismo.
3. Colocar la unidad manométrica en la bomba de pruebas.
Regulación del span de la aguja:
4. Aumentar la presión de prueba hasta un valor situado en la primera cuarta parte
de la graduación.
73
5. Colocar la aguja en el valor correcto de presión.
6. Aumentar la presión de prueba hasta el máximo de la graduación.
7. Si la presión que indica la aguja del manómetro verificado es mayor que la que
mide el patrón, repetir el procedimiento hasta que la aguja indique valores
correctos para ambos puntos del ensayo.
Ajuste de linealidad de la lectura:
8. Sométase al manómetro ensayado a una presión igual al valor medio de la escala.
9. Aumentar o disminuir la distancia (longitud de la biela), de tal manera se consiga
influenciar en la regulación del span, por lo que se debe volver a verificar y
eventualmente re-calibrar el mismo.
10. Reglar la presión de prueba a un valor significativo del primer cuarto de la escala,
posicionar correctamente la aguja y ajustarla.
11. Verificar que la espiral del mecanismo esté tensionada y no se deforme a todo lo
largo del recorrido de la aguja. Ajustar los tornillos del mecanismo y armar el
manómetro (fuera de la bomba de pruebas).
12. Verificar nuevamente el manómetro una vez armado de acuerdo a la tabla 4.6.
4.3.6. Motores eléctricos y electrobombas.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de los motores
eléctricos y electrobombas.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en los motores eléctricos y
electrobombas.
 Examinar que las conexiones eléctricas y mecánicas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar que los motores eléctricos y electrobombas estén operando
correctamente.
 Inspeccionar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
[TECSUP, 2010] Específicamente para el caso de las electrobombas:
 Chequear por fugas en los empaques y tubería, temperatura de cojinetes,
vibración del eje y cojinetes, consumo de energía y pernos de sujeción.
 Lubricar cojinetes, empaques y sellos.
 Verificar que no exista desalineación entre la bomba y elemento impulsador.
[WEG, 2002] Específicamente para el caso de los motores eléctricos:
 Inspeccionar ruidos anormales en los rodamientos.
 Examinar que no existan vibraciones mecánicas excesivas.
 Revisar por presencia de chispas excesivas en los colectores, y el estado del
mismo.
 Verificar el estado de las escobillas (longitud y presión sobre el colector).
 Chequear ajuste apropiado de pernos de sujeción a la base del motor.
74
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
A continuación se muestra una guía para solucionar problemas en electrobombas:
SÍNTOMA
POSIBLE SITIO O CAUSA
DE FALLA
No arranca el motor.
No hay alimentación
eléctrica.
Impulsor atorado.
Se acciono el corto de
sobrecarga del motor.
Motor sobrecalentado.
Impulsor atorado.
El motor gira sin bombear
agua.
Filtro tapado.
Altura excesiva de la
admisión.
Aire en la admisión.
Velocidad de flujo
insuficiente.
Altura de la admisión en el
límite.
Filtro parcialmente tapado.
Impulsor bloqueado.
Aire o gas en el sistema.
Flujo de fluido insuficiente.
Toma obstruida.
Incorrecta rotación o
dirección.
75
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Examinar la alimentación
eléctrica y la ventilación.
Chequear por
obstrucciones.
Examinar la alimentación
eléctrica y la ventilación.
Chequear por
obstrucciones.
Limpiar el filtro.
Mover la bomba a un sitio
más apropiado.
Revisar que el tubo de
admisión sea hermético.
Cebar la bomba.
Chequear la altura de
admisión.
Limpiar el tubo de admisión,
el impulsor y el cuerpo de la
bomba.
Cebar la bomba.
Asegurar que todas las
uniones del tubo de succión
estén apretadas.
Revisar la caja de
empaques en busca de
fugas de aire en la bomba.
Chequear que la entrada de
succión este
suficientemente sumergida,
para evitar la entrada de
aire.
Examinar que la toma no
esté obstruida.
Asegurar que el elemento
accionador gire en la
dirección apropiada.
Impulsor obstruido o
desgaste de partes
deterioradas.
Anillos desgastados.
Daños en el empaque de la
carcasa.
Desalineación.
La bomba utiliza
demasiada energía.
Partes desgastadas o
dañadas.
Daños en los cojinetes.
Falta de lubricación.
Collarín demasiado
apretado o muy suelto.
Fracaso prematuro de
empaques.
La caja de sellos puede no
estar en la posición
correcta en la caja de
empaques.
Partes desgastadas o
dañadas.
Rotor desbalanceado.
Sobrecalentamiento de
cojinetes.
Problemas con cojinetes.
Cojinetes fríos.
Cojinetes ruidosos.
76
Inspeccionar por impulsor
obstruido o desgaste de
partes deteriorada.
Podría ser necesario abrir la
bomba en busca de partes
deterioradas o inservibles.
Revise los conductos del
impulsor y cerciórese de
que estén despejados.
Chequear la alineación de
la bomba y del elemento
accionador.
Buscar ejes doblados o
anillos desgastados.
Verificar si hay un
sobrecalentamiento de
cojinetes que indique una
lubricación inapropiada o
cojinetes desgastados.
Lubricar los empaques.
Ajustar el collarín para que
la fuga por el empaque se
mantenga dentro del nivel
recomendado por el
fabricante.
Examinar que la posición de
la caja de sellos sea la
apropiada.
Inspeccionar si hay un eje
y/ cojinete doblado, rayado
o desgastado.
Comprobar si hay una
vibración proveniente de un
rotor desbalanceado.
Lubricar apropiadamente
los cojinetes dañados o
desgastados.
Chequear que no exista
condensación oxidante en
la caja de los cojinetes.
Examinar que no exista
ruido en la operación de los
cojinetes.
Cebar la bomba.
Aire o gas en el sistema.
Cavitación.
Verificar el sistema en
busca de fugas de aire.
Tabla 4.7. Troubleshooting para electrobombas (Tomado de [TECSUP, 2010]).
A continuación se exponen unos tips para mantenimiento en motores eléctricos
(únicamente del tipo D.C. y A.C. de inducción), tomados de [Gual y Mora, 2002] y
[Jiménez y Vanegas, 2003]:
 Para desarrollar una limpieza total del cojinete, se desmonta este y se elimina
completamente la grasa vieja, limpiándolo a fondo y muy cuidadosamente. Una
vez se halla limpiado, chequear que no haya quedado en el interior del cojinete la
menor partícula o sedimento. Después, llenar totalmente de grasa los cojinetes.
 Los colectores y anillos rozantes deben limpiarse profundamente, quitándoles toda
suciedad que se amontona en los aislamientos, propiciando la creación de
cortocircuitos entre las delgas. Las irregularidades encontradas en las superficie
de los colectores deben alisarse, solo cuando la superficie defectuosa del colector
es de gran extensión, debe alisarse el colector torneándolo y rectificándolo.
 Las escobillas y porta escobillas se les debe limpiar todos sus componentes. Las
escobillas se deben reemplazar cuando se haya gastado considerablemente su
longitud, y cuando son nuevas se les debe adaptar a la curva del colector
mediante papel de lija. Después del curvado, se debe quitar el polvo de carbón.
 Limpiar el polvo en los aislamientos que estén recubiertos de una película de
aceite o de mugre. Respecto al barnizado de los aislamientos, debe realizarse solo
cuando sea necesario, pues varias capas de barniz pueden ocasionar el
agrietamiento de las superficies con la consiguiente entrada de polvo y humedad.
También, se debe verificar la condición en la que se encuentra la fibra que aísla el
devanado de las piezas polares o núcleo de la máquina, si dicha fibra se
encuentra deteriorada, se debe rebobinar la máquina.
 Revisar que el sistema de ventilación o refrigeración se encuentre en buen estado
y sin obstrucciones.
 Chequear que el eje de la máquina no esté torcido y se encuentre alineado.
 Inspeccionar que no existan rajaduras o grietas en la carcasa de la máquina.
 Limpiar el polvo y suciedad en los devanados. Si es posible, lavarlos con solvente.
 Examinar que la resistencia de aislamiento sea la apropiada mediante el uso de un
Megger. Y verificar la resistencia óhmica de todos los devanados este en un valor
aceptable.
A continuación se muestra una guía para solucionar problemas en motores eléctricos
(únicamente del tipo D.C. y A.C. de inducción):
77
SÍNTOMA
POSIBLE SITIO O CAUSA DE
FALLA
Falta de alimentación eléctrica.
Rotor bloqueado.
No arranca.
Problemas en las escobillas.
Soporte dañado.
Torque de carga muy grande
durante el arranque.
Arranque lento en
vacio, con fallo al
aplicarse carga.
El motor presenta
zumbido en el
arranque.
Alimentación eléctrica muy
baja.
Devanado de rotor con fallas o
interrumpido.
Devanado de rotor con fallas o
interrumpido.
Problemas en las escobillas.
La corriente en vacio es
Alimentación eléctrica muy alta.
muy alta.
Calentamiento del
estator.
Corto circuito entre espiras.
Interrupción de alambres
paralelos o fases de las
bobinas del estator.
Conexión eléctrica deficiente.
Calentamiento del
rotor.
Con carga aparece
ruido, sin carga
desaparece.
Interrupción en las bobinas del
rotor.
Defecto en los componentes de
transmisión o en la maquina.
Defecto en la transmisión del
engranaje.
Base desalineada o
desnivelada.
Balanceamiento deficiente de
los componentes de la
máquina.
Sentido de rotación errado.
Refrigeración insuficiente.
78
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Chequear el cableado
eléctrico y las conexiones
eléctricas.
Examinar que no existan
obstáculos en el rotor.
Verificar que las escobillas
no estén gastadas, sucias o
colocadas incorrectamente.
Reparar o sustituir el
soporte.
No aplicar carga durante el
arranque.
Asegurarse que la
alimentación eléctrica sea la
apropiada.
Verificar y arreglar las
bobinas del rotor.
Verificar y arreglar las
bobinas del rotor.
Verificar que las escobillas
no estén gastadas, sucias o
colocadas incorrectamente.
Asegurarse que la
alimentación eléctrica sea la
apropiada.
Verificar y arreglar las
bobinas del rotor.
Chequear el cableado
eléctrico y las conexiones
eléctricas.
Verificar y arreglar las
bobinas del rotor.
Inspeccionar la transmisión
de fuerza, el acoplamiento y
el alineamiento.
Realinear o nivelar la
maquina.
Rebalancear.
Invertir la conexión de dos
fases.
Abrir y limpiar los canales
Sobrecarga.
Calentamiento de la
bobina del estator con
carga muy baja.
Alimentación eléctrica muy alta
o muy baja.
Interrupción en un cable de
conexión o en una fase de la
bobina.
Rotor se arrastra contra el
estator.
Condición de operación fuera
de los límites de la maquina.
Falta de limpieza en la
máquina.
Desbalanceamiento.
Operación ruidosa sin
carga.
Interrupción en una fase del
bobinado del estator.
Tornillos de fijación sueltos.
Carcasa del motor o eje
torcidos.
Entrehierro desigual.
Escobillas mal asentadas.
Presión baja entre escobillas y
anillos.
Sobrecarga.
Chisporroteo excesivo.
Anillos colectores en mal
estado.
de pasaje de aire.
Chequear que no exista
sobrecarga.
Asegurarse que la
alimentación eléctrica sea la
apropiada.
Chequear el cableado
eléctrico y las conexiones
eléctricas.
Examinar que el entrehierro
sea el apropiado.
Mantener la condición de
operación conforme
instrucciones del fabricante.
Limpiar la máquina.
Rebalancear.
Chequear el cableado
eléctrico y las conexiones
eléctricas.
Reapretar los tornillos.
Verificar si la base es plana
y que el eje no esté
deformado.
Corregir el asentamiento de
las escobillas y establecer
una presión apropiada.
Chequear que no exista
sobrecarga.
Reparar anillos colectores.
Asegurar la movilidad de las
escobillas en su
portaescobillas.
Verificar origen de la
Vibración excesiva.
vibración y corregirla.
Tabla 4.8. Troubleshooting para motores eléctricos (Tomado de [WEG, 2002]).
Escobillas atascadas en las
portaescobillas.
4.3.7. Equipos de proceso (tubería, intercambiador de calor, tanques, calentador,
enfriador, horno, compresor, filtro de aire).
Dado que estos equipos de proceso son aparatos netamente mecánicos, entonces solo
se describirá para ellos trabajos tipo I. Los siguientes son básicamente los tips de
mantenimiento para estos equipos:
79





Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de estos equipos
de proceso.
Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en estos equipos de proceso.
Examinar que las conexiones mecánicas no estén flojas ni corroídas.
Verificar que estos equipos de proceso estén operando correctamente.
Para el calentador, horno y compresor, inspeccionar que el cableado este en buen
estado y conectado apropiadamente.
[Goettsche, 2005] Para el caso del calentador y el horno:
 Para el calentador y el horno, inspeccionar los controladores de operación y el
elemento térmico.
 Si el nivel de ruido aumenta excesivamente, el elemento térmico eléctrico puede
necesitar una limpieza.
 Si el agua no calienta o no alcanza el calentamiento requerido, chequear que no
exista agua en exceso, que el circuito de control este operando correctamente y
que exista alimentación eléctrica suficiente.
Para el caso de la tubería, el intercambiador de calor y el enfriador:
 Los tubos se deben mantener limpios y sin obstrucciones para garantizar una
perfecta operación.
 Chequear la tubería en busca de grietas producidas por la vibración o fricción.
[Goettsche, 2005] Para el caso del compresor:
 Verificar que la entrada del compresor este bien filtrada y localizada lejos de
contaminantes.
 Chequear que no haya presencia de humedad.
 Inspeccionar el equipo en busca de defectos y corrosión.
4.3.8. PLC´s, HMI´s, variadores de velocidad y controladores discretos.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de los PLC´s,
HMI´s, variadores de velocidad y controladores discretos.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en los PLC´s, HMI´s,
variadores de velocidad y controladores discretos.
 Examinar que las conexiones eléctricas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar los PLC´s, HMI´s, variadores de velocidad y controladores discretos estén
operando correctamente.
 Inspeccionar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
80
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con las
tareas expuestas a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos tipo II:
A continuación se exponen unos tips de mantenimiento para PLC´s, tomados de [Torres,
2009]:
 Hacer un backup de seguridad del programa o del contenido de la memoria
siempre que se requiera realizar un mantenimiento.
 Chequear estado de la batería de los autómatas.
 Todo PLC trae un software, que además de otras funciones, permite realizar un
diagnostico del estado operativo de los componentes y módulos internos del
autómata. Si el sistema tiene una falla, efectivamente la mejor forma de localizarla
es con el software adecuado para cada PLC, y seguir las instrucciones indicadas.
Pero si no tiene fallas, no es conveniente buscar personalmente errores en la
electrónica interna del sistema. La modularidad funcional de estos dispositivos
hacen que en el caso de malfuncionamiento de un módulo de estos, es menos
costoso y más sencillo que se reemplace dicho módulo por uno nuevo, en vez de
repararlo.
 Generalmente, uno de los fallos más comunes que nos encontramos a la hora de
usar un PLC, son las comunicaciones. Este error muy común puede estar dado
por tres razones: cable de datos incorrecto, o dañado; falta de alimentación o
desperfectos en los conversores de protocolo; falta en el computador del protocolo
de comunicación correcto.
A continuación se muestra una guía para solucionar problemas en PLC´s:
SÍNTOMA
POSIBLE SITIO O CAUSA
DE FALLA
El dispositivo que está
siendo controlado ha
causado un daño eléctrico
en la salida.
Error de programación.
La salida deja de
funcionar.
Cableado flojo o incorrecto.
Carga excesiva.
La salida esta forzada.
81
ACCIÓN(ES) A REALIZAR
Usar un circuito de
protección apropiado
cuando se conecten cargas
inductivas (tales como
motores y relés).
Chequear la aplicación
programada.
Verificar que el cableado y
conexiones eléctricas estén
correctos.
Inspeccionar que la carga
no sobrepase los límites de
los puertos de
entrada/salida.
Comprobar que no exista
programación de salidas
forzadas en el autómata.
Error de programación.
Indicador de falla de
sistema encendido.
Ruido eléctrico.
Daño de componente.
No enciende ningún
indicador del sistema.
Operación intermitente del
autómata, asociado con
dispositivos de alta
energía.
La red de comunicación se
daña cuando se le conecta
un dispositivo externo.
Al conectar el computador
con el PLC, el software
marca un error de
conexión.
El equipo funciona y en un
momento determinado se
detiene, sin marcar error.
El equipo enciende pero
no arranca, sin marcar
error.
Fusible fundido.
Alimentación eléctrica con
polaridad invertida.
Alimentación eléctrica
inapropiada.
Puesta a tierra inapropiada.
Filtros de armónicos
inadecuados.
El cable de comunicación
puede proveer un camino
para señales no deseadas
que pueden afectar
dispositivos no aislados o
que no comparten el mismo
circuito de referencia
común.
Cable de comunicación en
mal estado.
Falta de protocolo correcto
de comunicación.
Falla en instrumento o
actuador.
Falla de la alimentación
eléctrica de un instrumento
o actuador.
Falla en la batería del
sistema.
El sistema no está en modo
82
Chequear la aplicación
programada.
Examinar el cableado, que
exista una buena puesta a
tierra, que no haya una
línea de alto voltaje cercana
al cableado del autómata.
Correr el software de
diagnostico para determinar
que módulo debe ser
reemplazado.
Chequear conexiones y
protecciones del módulo de
alimentación eléctrica del
autómata.
Examinar el cableado, que
exista una buena puesta a
tierra, que no haya una
línea de alto voltaje cercana
al cableado del autómata.
Buscar la configuración
adecuada de los filtros de
armónicos.
Verificar cableado de
comunicaciones.
Colocar dispositivos
aislados.
Inspeccionar estado del
cable, conector y niveles de
tensión pin a pin.
Instalar y configurar el
protocolo correcto de
comunicación.
Examinar operación y
alimentación eléctrica
correcta a la
instrumentación y
actuadores conectados a al
sistema.
Chequear que la batería
este en buen estado y
operativa.
Poner en modo de
de ejecución.
ejecución al sistema.
Falla en interruptor de
Verificar buen estado y
puesta en marcha.
operación del interruptor.
Tabla 4.9. Troubleshooting para PLC´s (Tomado de [Siemens, 2003] y [Torres, 2009]).
4.3.9. PC’s y televisor.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de PC’s y TV.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en PC’s y TV.
 Examinar que las conexiones eléctricas no estén flojas ni corroídas.
 Verificar que los PC’s y TV estén operando correctamente.
 Inspeccionar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con los
tips de mantenimiento expuestos a continuación, tomados de [Castillo y Cruz, 2009]. Los
siguientes son básicamente trabajos tipo II:
 Para las CPU’s, se desarma en su totalidad y se procede a las siguientes
actividades: limpiar la fuente de alimentación, limpiar el lente óptico y el
mecanismo de los lectores de CD, limpiar los cabezales de la disquetera, lubricar
los ventiladores internos y limpiar de todo polvillo las tarjetas internas.
 Para los monitores y el televisor, destapar y extraer las diferentes partes y eliminar
todo residuo de polvo.
 Para el mouse, destapar y limpiar el mecanismo y la electrónica interna.
 Debido a que el teclado involucra partes móviles, se debe limpiar el polvo con un
paño suave. Un solvente puede ser usado para limpiar las teclas y las superficies
de contactos.
 Respecto al mantenimiento del software, proceder a eliminar toda clase de virus
encontrados con la ayuda de un antivirus.
 La modularidad funcional de estos dispositivos hacen que en el caso de
malfuncionamiento de un modulo de estos, es menos costoso y más sencillo que
se reemplace dicho modulo por uno nuevo, en vez de repararlo.
4.3.10. Pulsadores, interruptores, selectores, contactores, relés, luces pilotos y
fuentes de voltaje.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de los pulsadores,
interruptores, selectores, contactores, relés, luces pilotos y fuentes de voltaje.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones en los pulsadores,
interruptores, selectores, contactores, relés, luces pilotos y fuentes de voltaje.
 Examinar que las conexiones eléctricas no estén flojas ni corroídas.
83


Verificar que los pulsadores, interruptores, selectores, contactores, relés, luces
pilotos y fuentes de voltaje estén operando correctamente.
Inspeccionar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con los
tips de mantenimiento expuestos a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos
tipo II:
En el caso de pulsadores, interruptores y selectores:
 Limpiar y pulir los contactos y los acoples mecánicos.
 Limpiar el polvo existente de la caja de pulsadores y de la superficie aislante.
En el caso de luces pilotos:
 Reemplazar lámparas defectuosas o fundidas.
[Velasquez, 2007] En el caso de contactores y relés:
 Limpiar y pulir los contactos. Si pierde el baño de plata, hay que cambiarlos.
 Chequear que el soporte del dispositivo esté libre de vibración.
 Verificar que el interior del dispositivo no esté húmedo.
 Inspeccionar que el dispositivo no esté ni muy frio ni muy caliente.
 Examinar que no haya ningún componente del dispositivo flojo.
 Si el dispositivo está cerrado cuando se supone que debe estar abierto, o
viceversa, chequear en busca de cortocircuitos, conexiones incorrectas o
componente quemado.
 Para los contactos, si hay mucha operación y dependiendo su estado es preferible
pensar en la sustitución de ellos. Si solo están ligeramente gastados se pueden
limpiar y pulir teniendo cuidado que no se dañen. Separar los contactos que estén
ligeramente soldados. Los contactos con apariencia oscurecida o superficie áspera
son plenamente funcionales, no retocarlos ni engrasarlos. Si los contactos se
están calentando, verificar que la corriente que está circulando es mayor que la
nominal, que no existe algún contacto defectuoso en el circuito, que los contactos
no están gastados y hacen un buen contacto. Si el contactor zumba demasiado,
inspeccionar que el voltaje no esté muy bajo, las piezas polares del núcleo no
estén sucias u oxidadas, ni invertidas. La causa de soldadura de contactos es el
calor excesivo en el punto de contacto. Esta sobre temperatura se debe a una
corriente superior a la nominal. Por lo tanto, chequear que no existan cortocircuitos
en el circuito que alimenta el contactor.
 Para el circuito magnético, revisar que estén limpias las superficies polares
teniendo cuidado de no raspar con objetos agudos. Revisar que las piezas polares
estén limpias, sin oxido y que queden ajustadas perfectamente. Si el ajuste no es
perfecto, el contactor puede zumbar y tener una corriente de operación más alta lo
cual no es deseable.
84


Chequear que la bobina no esté abierta. Tener en cuenta que en este caso, la
bobina no presenta olor a quemado ni restos de combustión. Se prueba fácilmente
midiendo la continuidad con un multimetro. La bobina abierta puede estar así por
defecto de fabricación o por un la aplicación de un voltaje muy grande que la abre
en un punto débil sin hacer que se queme.
Verificar que la bobina no esté en corto circuito. Tener en cuenta que en este caso,
la bobina quemada sí tiene olor característico a quemado y presenta muchas
veces deformación en su carcasa y en al aislamiento que protege el devanado. Se
prueba fácilmente midiendo la resistencia con un multimetro. La bobina se pone en
cortocircuito cuando recibe una sobrecorriente debido a alimentación con una
tensión superior a la nominal o un voltaje más bajo de lo normal.
4.3.11. Conectores y cableado.
Los siguientes son básicamente trabajos tipo I:
 Limpiar el polvo y sedimento acumulado en el exterior e interior de los conectores
y cableado.
 Chequear que no existan deterioros ni obstrucciones de los conectores y cableado.
 Examinar que los conectores eléctricos no estén flojos ni corroídos.
 Verificar que los conectores y cableado estén operando correctamente.
 Inspeccionar que el cableado este en buen estado y conectado apropiadamente.
Si se presenta algún problema durante las tareas anteriores, entonces proceder con los
tips de mantenimiento expuestos a continuación. Los siguientes son básicamente trabajos
tipo II:
 Comprobar que no existan calentamientos en los conectores y cableado.
 Revisar terminales de sujeción de conectores.
 Chequear cubiertas protectoras del cableado.
 Inspeccionar terminales y reapretar bornes.
 Comprobar empalmes de conectores.
 Examinar puesta a tierra de cableado.
 Medir continuidad de cableado.
4.4. CONCLUSIONES.
La descripción de los objetivos, alcance, tipos y programación de actividades, recursos
humanos y materiales, control, seguimiento, metodología de ejecución, y las mejores
prácticas preventivas y correctivas recomendadas por la ISA, para el plan de
mantenimiento diseñado, permitieron constituir la organización, planificación y
procedimientos de dicho plan, buscando siempre la forma de garantizar la funcionalidad
de la instrumentación y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB.
85
5. CONCLUSIONES

Se constituyó la forma de asegurar la funcionalidad temporal de la instrumentación
y equipos más usados del laboratorio de Control Automático de la UTB, mediante
la descripción de un plan y procedimientos generalizados de mantenimiento
preventivo y correctivo a su infraestructura tecnológica, aplicando las mejores
prácticas en mantenimiento de instrumentación y equipos industriales
recomendadas por la ISA.

Se estableció un medio uniforme de designación de la instrumentación y equipos
del laboratorio de Control Automático de la UTB, mediante el diseño e
implementación en el laboratorio de la estandarización según la norma ISA S5.1
vigente, realizando los diagramas P&ID y el etiquetado para cada una de las
plantas pilotos del mismo.
86
6. RECOMENDACIONES

Dado que el alcance del trabajo de monografía solo llegaba hasta la descripción
documentada y generalizada de un plan de mantenimiento preventivo y correctivo
para la instrumentación y equipos del laboratorio de Control Automático de la UTB,
se sugiere que el plan y procedimientos de mantenimiento detallados en este
trabajo se lleven a la realidad, de tal manera que sea posible validarlo. Además,
una gran mejora, seria detallar los procedimientos de mantenimiento de forma más
específica y concreta para cada instrumento o equipo.
87
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TORRES, Martin (2009): “Plan de mantenimiento predictivo y correctivo de sistemas
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<http://www.yoreparo.com/articulos/electronica-industrial/plan-de-mantenimientopreventivo-y-correctivo-de-sistemas-automatizados>. p. 2-4.
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WEISZ (2004): “Montaje, utilización y mantenimiento de manómetros” [versión PDF en
línea]. Disponible en internet:
<http://www.weisz.com/informacion/notas_pdf/NT%200014%20%20Mont%20uso%20y%20mant%20manometros.pdf>. p. 7-12.
90
ANEXO A
ALGUNAS DEFINICIONES DE LA NORMA ISA S5.1.
A continuación se muestran y aclaran unas definiciones requeridas para el entendimiento
correcto de la norma ISA S5.1. Solo se muestran las que se consideraron de utilidad para
el contexto de este proyecto, para información de todas las definiciones, véase la norma.
Accesible: característica de un dispositivo o función que puede ser usado o visto por un
operador con el objetivo de ejecutar operaciones de control.
Alarma: Un dispositivo o función que señaliza la existencia de una condición que ha
cambiado de segura a insegura, de normal a anormal, por medio de una indicación visible
o audible, de tal manera que atraiga la atención del personal alrededor.
Controlador: un dispositivo que tiene una salida que varía para regular una variable
controlada en una manera específica, y ya sea automáticamente o manualmente.
Convertidor: un dispositivo que recibe información en una forma de una señal de un
instrumento y transmite una señal de salida en otra forma, tal como un convertidor de
corriente eléctrica a señal neumática.
Detrás del panel: una ubicación que en el sentido amplio significa “no normalmente
accesible al operador”, tales como la parte trasera de un instrumento o panel de control,
un armario o gabinete de instrumentos encerrado, etc.
Display compartido: dispositivo de interface de operador, unidad de video, LED, o LCD,
usada para mostrar visualmente información del control de proceso de varias fuentes, y
comandado por el operador.
Dispositivo de cómputo: un dispositivo que realiza una o más cálculos o operaciones
lógicas, o ambas, y transmite una o más señales de salida resultantes. También es
llamado relé de cómputo.
Elemento de control final: un dispositivo que directamente controla el valor de una
variable manipulada en un lazo de control. Tal como una válvula de control.
Elemento primario: un elemento de un instrumento o sistema, externo o interno, que
cuantitativamente convierte la variable medida a una forma adecuada para medición. Tal
como un sensor.
91
Estación de control: un dispositivo o función que tiene una salida ajustable
manualmente, podría también tener indicadores, luces, y otras funciones, y es usada para
actuar y/o modular uno o más dispositivos, además provee conmutación entre los modos
de control manual y automático para un lazo de control.
Instrumento: un dispositivo usado para mediciones directas o indirectas, monitoreo, y/o
control de una variable. Tales como elementos primarios, elementos de control final,
dispositivos de cómputo, anunciadores, switches, pulsadores, etc. No aplica para partes
que son componentes internos de un instrumento, tales como resistencias, fuelles, etc.
Instrumentación: una colección de instrumentos, dispositivos, hardware, o funciones
para su aplicación en medición, monitoreo, o control de un proceso industrial o maquina, o
alguna combinación de estos.
Interruptor (switch): un dispositivo que conecta, desconecta, selecciona, o transfiere uno
o más circuitos, y no es designado como un controlador, relé, o válvula de control.
Lazo: instrumentación arreglada de tal manera que la señal pasa de uno a otro
instrumento con el propósito de medición, indicación o control de una variable de proceso.
Local: la ubicación de un instrumento que no está ni en un panel o consola, ni montado
en una sala de control, sino que esta comúnmente en las inmediaciones de un elementos
primario o un elemento de control final. Normalmente se utiliza la palabra “campo” como
sinónimo.
Luz piloto: un dispositivo luminoso que indica cual de una serie de condiciones normales
de un sistema o dispositivo existe. No es una luz de alarma, la cual indica una situación
anormal.
Montado en panel: una ubicación que en el sentido amplio significa “normalmente
accesible al operador”, tales como la parte delantera de un instrumento o panel de control.
Panel: una estructura independiente o empotrada consiste de una o más secciones,
cubículos, consolas, o escritorios que tienen grupos de hardware de instrumentación
montado en él, y aloja la interface operador-proceso.
Relé (relay): un dispositivo que tiene como función pasar información en una forma
inalterada o en una forma modificada. El término es específicamente aplicado a un
interruptor eléctrico, neumático o hidráulico que es actuado por una señal.
Transmisor: un dispositivo que sensa una variable de proceso mediante el uso de un
sensor, y tiene una salida de la cual su valor de estado estable varia únicamente como
92
una función predeterminada de la variable de proceso. El sensor podría o ni podría estar
integrado con el transmisor.
Válvula de control: un dispositivo que manipula directamente el flujo de una o más
corrientes de fluido de proceso, de tal manera que permite su regulación en función de
una señal de control. Es diferente de las válvulas accionadas manualmente y las de
chequeo.
93
ANEXO B
FICHAS PARA CONTROL Y SEGUIMIENTO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO
A continuación se muestran las fichas y tarjetas necesarias para el control y seguimiento
de todas las actividades de mantenimiento realizadas a la instrumentación y equipos del
laboratorio de Control Automático de la UTB, en base al plan de mantenimiento expuesto
en el ítem 4.
Orden de trabajo de mantenimiento: Véase página 95.
Tarjeta técnica e historial de equipo/instrumento: Véase página 96.
Información histórica de mantenimiento: Véase página 97.
94
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
DIRECCIÓN DE PROGRAMA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
ORDEN DE TRABAJO DE MANTENIMIENTO
Nº de planta:
Nº de lazo:
Código del equipo o
instrumento:
Nº de ficha
XXXXXXXXXXXX
Requerido por:
Tipo de trabajo:
I
II
III
Fecha de solicitud
(aa/mm/dd):
Especialidad del mantenimiento:
Eléctrico
Electrónico
Prioridad del trabajo:
Urgente
Emergencia
Hora de solicitud:
Tiempo estimado:
Mecánico
Fecha programada (aa/mm/dd):
Normal
Descripción del problema:
Descripción breve del trabajo a realizar:
Equipos y herramientas a utilizar:
Mano de obra requerida:
Aprobado por:
Ejecutado por:
95
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
DIRECCIÓN DE PROGRAMA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
TARJETA TÉCNICA E HISTORIAL DE EQUIPO / INSTRUMENTO
Información técnica
Nº de planta:
Nº de lazo:
Código del equipo o
instrumento:
Nº de tarjeta
XXXXXXXXXXX
Fecha de adquisición (aa/mm/dd):
Fecha de instalación (aa/mm/dd):
Forma de uso:
Continuo
Ocasional
Marca:
Serie:
Especificaciones eléctricas:
Especificaciones mecánicas:
Información histórica
Fecha de
Nº de
trabajo
orden de
(aa/mm/dd) trabajo
Responsable
Descripción breve del trabajo realizado
96
LABORATORIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
DIRECCIÓN DE PROGRAMA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
TARJETA DE INFORMACIÓN HISTÓRICA DE MANTENIMIENTO
Fecha de
trabajo
(aa/mm/dd)
Nº de
orden de
trabajo
Responsable
Código de
equipo o
instrumento
97
Descripción breve del trabajo
realizado
ANEXO C
P&ID´s DE LAS PLANTAS PILOTOS DEL LABORATORIO DE CONTROL
AUTOMÁTICO DE LA UTB.
A continuación se muestran los diagramas P&ID (diseñados en AutoCAD P&ID 2010)
según la norma ISA S5.1 para cada una de las plantas pilotos que conforman el
laboratorio de Control Automático de la UTB, en base a la estandarización expuesta en el
ítem 3.
Planta de control de temperatura y caudal para un intercambiador de calor: Véase
página 99 y 100.
Planta de control de nivel para tanques de mezclado: Véase página 101 y 102.
Planta de control de nivel para tanques en paralelo: Véase página 103 y 104.
Planta de control de velocidad para un acople motor-generador: Véase página 105.
Planta de control de temperatura para horno de resistencia: Véase página 106.
Planta de control de presión para tanques en serie: Véase página 107 y 108.
Planta de control de nivel para tanques en serie: Véase página 109 y 110.
98
Anexo C.1A. Planta de control de temperatura y caudal para un intercambiador de
calor.
99
Anexo C.1B. Planta de control de temperatura y caudal para un intercambiador de
calor.
100
Anexo C.2A. Planta de control de nivel para tanques de mezclado.
101
Anexo C.2B. Planta de control de nivel para tanques de mezclado.
102
Anexo C.3A. Planta de control de nivel para tanques en paralelo.
103
Anexo C.3B. Planta de control de nivel para tanques en paralelo.
104
Anexo C.4. Planta de control de velocidad para un acople motor-generador.
105
Anexo C.5. Planta de control de temperatura para horno de resistencia.
106
Anexo C.6A. Planta de control de presión para tanques en serie.
107
Anexo C.6B. Planta de control de presión para tanques en serie.
108
Anexo C.7A. Planta de control de nivel para tanques en serie.
109
Anexo C.7A. Planta de control de nivel para tanques en serie.
110